(57)【要約】【課題】  小型化した表面プラズモン共鳴装置を提供すること。【解決手段】  測定試料を保持する金属薄膜に対して光源１からの光Ｐを所定の角度で照射し、その金属薄膜７で全反射した反射光を光検出器９によって受光させ、情報処理手段がその光検出器９からの測定信号を受けて測定試料の状態を反射光強度の変化に基づいて解析するものであって、平行光にして照射された光源１からの入射光Ｐ１を金属薄膜７に対して収束して照射し、その金属薄膜７を反射した反射光Ｐ２を収集して当該入射光Ｐ１と反射光Ｐ２とが平行逆向きに入出力するようにした、複数のレンズからなる対物レンズ５を有する表面プラズモン共鳴装置１０。【選択図】        図１
2005337940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定試料を保持する金属薄膜に対して光源からの光を照射し、その金属薄膜で全反射した反射光を光検出器によって受光させ、情報処理手段がその光検出器からの測定信号を受けて測定試料の状態を前記反射光の強度に基づいて解析する表面プラズモン共鳴測定装置において、
平行光にして照射された前記光源からの入射光を前記金属薄膜に対して収束して照射し、その金属薄膜を反射した反射光を収集して当該入射光と反射光とが平行逆向きに入出力するようにした、複数のレンズからなる対物レンズを有することを特徴とする表面プラズモン共鳴装置。
【請求項２】
請求項１に記載する表面プラズモン共鳴装置において、
所定形状の開口部が形成されたミラーを有し、
そのミラーは、前記入射光の一部を当該開口部を通して前記対物レンズへと送り、前記金属薄膜を反射して対物レンズから出た反射光を更に反射させて前記光検出器に受光させるように配置されたこと特徴とする表面プラズモン共鳴装置。
【請求項３】
請求項２に記載する表面プラズモン共鳴装置において、
前記ミラーに形成された開口部が渦巻き状をしていることを特徴とする表面プラズモン共鳴装置。
【請求項４】
請求項１に記載する表面プラズモン共鳴装置において、
所定形状の開口部が形成され、前記入射光の一部を当該開口部を通して前記対物レンズへと送るマスクと、
そのマスクを通過した入射光を一部透過させて前記対物レンズに入れ、前記金属薄膜を反射して前記対物レンズから出た反射光を一部反射させて前記光検出器で受光させるようにしたハーフミラーとを有すること特徴とする表面プラズモン共鳴装置。
【請求項５】
請求項４に記載する表面プラズモン共鳴装置において、
前記マスクを通過して前記ハーフミラーを反射した入射光を更に反射させて前記光検出器に受光させる反射ミラーを有することを特徴とする表面プラズモン共鳴装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載する表面プラズモン共鳴装置において、
前記マスクに形成された開口部が渦巻き状をしていることを特徴とする表面プラズモン共鳴装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載する表面プラズモン共鳴装置において、
前記金属薄膜は透明な基板上に設けられ、その基板に対して前記金属薄膜と反対側に配置された前記対物レンズと当該基板との間の空間に液体が満たされていることを特徴とする表面プラズモン共鳴装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載する表面プラズモン共鳴装置において、
前記光源から対物レンズまでの光路上に、光の偏光状態をＰ偏光のみに規制するための偏光部材が設置されたものであることを特徴とする表面プラズモン共鳴装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知対象物質であるターゲットの定性及び定量測定を可能にするコンパクトな表面プラズモン共鳴装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体分子間の相互作用を標識なしでリアルタイムにモニターすることができる装置として、従来から表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）を測定原理とする表面プラズモン共鳴装置（以下、「ＳＰＲ装置」とする）がある。
ＳＰＲ装置では、生体分子の相互作用を分子レベルで測定するため、相互作用を起こす生体分子の一方がセンサーチップ面に固定され、例えばこれに作用する分子を含んだサンプル液がマイクロ流路等を介してセンサーチップ表面に流される。そして、２分子間の結合・解離に伴うセンサーチップ面近傍での微量な屈折率変化がＳＰＲシグナルとして検出され、このシグナルの経時変化がグラフとして表示される。センサーチップ表面での分子の相互作用をモニターすることにより、このセンサーチップに対して特異的に認識するターゲット（微量物質）を検出することが可能である。
【０００３】
こうしたＳＰＲ装置を用いた表面プラズモン共鳴測定には、光学系の配置の違いなどからいくつかの方式があり、「生体物質相互作用のリアルタイム解析実験方法（永田和宏、半田宏、編集シュプリンガーフェアラーク東京（株）発行）」に記載されている。表面プラズモン共鳴測定には、例えば角度検出法、波長検出法そして強度検出法などを採用した各種測定方法がある。そうした中で角度検出法を採用したＳＰＲ装置としては、例えば特開平９−２９２３３３号公報に記載されている。ここで図７は、同公報に記載されたＳＰＲ装置の側面形状を示した図である。
【０００４】
このＳＰＲ装置２００では、レーザ光照射手段２２０から発振されたレーザ光２４０が、入射側シリンドリカルレンズ２２１によって平行光になり、入射側シリンドリカルレンズ２２２を介し、更に入射側シリンドリカルレンズ２２３によって収束させてプリズム２３０と金属薄膜２１０との界面に照射される。一方、金属薄膜２１０とプリズム２３０との界面２３１で全反射したレーザ光２４０は、平行光とする出射側シリンドリカルレンズ２２４と更に出射側シリンドリカルレンズ２２５を介して光検出手段２５０に受光される。
【０００５】
そして、光検出手段２５０の各受光素子列毎に出力される光検出信号は、全反射したレーザ光２４０の強度Ｉを入射角θ毎に示すものとなる（図６参照）。また、特定の入射角θで入射した光は、金属薄膜２１０とサンプル液２６０との界面に表面プラズモンを励起させるので、この光については反射光強度Ｉが鋭く低下する。そのため光検出手段２５０の各受光素子毎に出力される光検出信号Ｓを用いれば上記入射角θが分かり、この入射角θの時間的変化からサンプル液２６０中の特定物質の定量性や親和性を分析することができる。
【特許文献１】特開平９−２９２３３３号公報（第２−３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、こうした従来からのＳＰＲ装置２００は、感知部を挟んで発光部と受光部とが左右対称に配置されており、レーザ光照射手段２２０から光検出手段２５０の距離が遠いものであったために大型化してしまう問題があった。すなわち、図７に示すように従来のＳＰＲ装置２００は、金属薄膜２１０とプリズム２３０の左側にはレーザ光照射装置２２０、入射側シリンドリカルレンズ２２１、入射側シリンドリカルレンズ２２２及び入射側シリンドリカルレンズ２２３が、そして右側には出射側シリンドリカルレンズ２２４、出射側シリンドリカルレンズ２２５及び光検出手段２５０が横並びに配置され、レーザ光照射装置２２０から光検出手段２５０までの距離が長くなってしまっていた。
更に、金属薄膜２１０が形成されている透明部材（図示せず）の厚みに変化が生じたりすると、角度検出法では、所定の角度で金属薄膜２１０に入射して光検出手段２５０に受光されたレーザ光２４０の対応がくるってしまう。その際、角度検出法では極めて微妙な調整が必要であるが、従来のＳＰＲ装置２００はレーザ光照射装置２２０、光検出手段２５０および入射側シリンドリカルレンズ２２１やプリズム２３０などの光学系による調整をユーザ側で行うことは困難であった。
【０００７】
よって、本発明は、かかる課題を解決すべく、小型化した表面プラズモン共鳴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】
【０００８】
本発明の表面プラズモン共鳴装置は、測定試料を保持する金属薄膜に対して光源からの光を照射し、その金属薄膜で全反射した反射光を光検出器によって受光させ、情報処理手段がその光検出器からの測定信号を受けて測定試料の状態を前記反射光の強度に基づいて解析するものであって、平行光にして照射された前記光源からの入射光を前記金属薄膜に対して収束して照射し、その金属薄膜を反射した反射光を収集して当該入射光と反射光とが平行逆向きに入出力するようにした、複数のレンズからなる対物レンズを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の表面プラズモン共鳴装置は、所定形状の開口部が形成されたミラーを有し、そのミラーは、前記入射光の一部を当該開口部を通して前記対物レンズへと送り、前記金属薄膜を反射して対物レンズから出た反射光を更に反射させて前記光検出器に受光させるように配置されたこと特徴とする。
また、本発明の表面プラズモン共鳴装置は、前記ミラーに形成された開口部が渦巻き状をしていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の表面プラズモン共鳴装置は、所定形状の開口部が形成され、前記入射光の一部を当該開口部を通して前記対物レンズへと送るマスクと、そのマスクを通過した入射光を一部透過させて前記対物レンズに入れ、前記金属薄膜を反射して前記対物レンズから出た反射光を一部反射させて前記光検出器で受光させるようにしたハーフミラーとを有すること特徴とする。
また、本発明の表面プラズモン共鳴装置は、前記マスクを通過して前記ハーフミラーを反射した入射光を更に反射させて前記光検出器に受光させる反射ミラーを有することを特徴とする。
また、本発明の表面プラズモン共鳴装置は、前記マスクに形成された開口部が渦巻き状をしていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の表面プラズモン共鳴装置は、前記金属薄膜は透明な基板上に設けられ、その基板に対して前記金属薄膜と反対側に配置された前記対物レンズと当該基板との間の空間に液体が満たされていることを特徴とする。
更に、本発明の表面プラズモン共鳴装置は、前記光源から対物レンズまでの光路上に、光の偏光状態をＰ偏光のみに規制するための偏光部材が設置されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の表面プラズモン共鳴装置では、光源から出た光は平行光として対物レンズへと送られる。このとき、例えばミラーやマスクなどに形成された開口部を通すことにより、対物レンズの一部を入射光が通るようにする。そして、入射光は対物レンズで収束されて金属薄膜に所定の角度で照射され、更にその金属薄膜を反射した反射光は対物レンズに収集される。対物レンズに収集された反射光は、入射光と干渉することなく対物レンズ内を通ってその入射光と平行逆向きに出射し、光検出器に照射されて受光される。このとき、前述した開口部の形成されたミラーの反射により、またマスクの場合にはハーフミラーを配置したその反射により、金属薄膜を反射した反射光の光路を変更させて光検出器に受光させるようにしてもよい。
【００１３】
よって、本発明の表面プラズモン共鳴装置によれば、対物レンズを使用して入射光と反射光とを同じ方向から入出力するようにしたので、光源と光検出器とを近づけることができ装置全体をコンパクトにすることが可能になる。
また、本発明の表面プラズモン共鳴装置によれば、例えば金属薄膜が形成されたプリズムの肉厚がくるってしまい、それによって金属薄膜に位置ずれが生じた場合でも、対物レンズの位置を動かすだけの操作性に優れたものであるため、金属薄膜の位置ずれに対して簡単に微調整することができる。
更に、本発明の表面プラズモン共鳴装置によれば、ミラーやマスクに渦巻き形状の開口部を形成することにより、表面プラズモン共鳴曲線を作成するための、入射角度に対する反射光強度のデータが多く得られ、より正確な表面プラズモン共鳴が作成できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明に係る表面プラズモン共鳴装置の一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１は、第１実施形態の表面プラズモン共鳴装置を示した図である。本実施形態の表面プラズモン共鳴装置（以下、「ＳＰＲ装置」とする）１０は、レーザ光照射装置１から光ファイバー２を介してレーザ光Ｐが照射されるようになっている。光ファイバー２は、コリメーションレンズ３に対してレーザ光Ｐが照射されるように配置され、コリメーションレンズ３によって平行光になったレーザ光Ｐの照射先にはミラー４が配置されている。四角形のミラー４は、コリメーションレンズ３の反対側に反射面を有するものであり、図４に示すようにその一部には短冊形状の開口部４ａが形成されている。このミラー４は、後述するように金属薄膜７を反射して戻ってきた反射光Ｐ２が直交方向に反射するように傾けて配置されている。
【００１５】
ミラー４の開口部４ａを通過するレーザ光Ｐの照射先には対物レンズ５が配置されている。この対物レンズ５は、その筒状の本体内に例えば特開平７−２８１０９７号公報に記載された対物レンズのように複数のレンズが重ねられたものである。ここで、図３は、対物レンズ５の先端に設けられたＳＰＲ装置１０の感知部を拡大して示した図である。
感知部は、ガラスなどからなる透明な基板６に対物レンズ５とは反対の面に金属薄膜７が４５ｎｍ程度の厚さで成膜されている。表面プラズモン共鳴させるには、金や銀などのある種の金属が必要だからであり、一般的には化学的不活性や表面プラズモン共鳴シグナルの発生効率の良さなどの理由から金が用いられている。従って、金属薄膜７にも金膜が使用されている。なお、金属薄膜７上には、特定の検出種と相互作用して特異的に結合する結合物質(リガンド、分子認識素子)が形成される。
【００１６】
基板６は、截頭円錐形をした対物レンズ５の先端部５ａの形状に合わせて凹部６ａが形成され、凹部６ａの底部（図面上方）を構成する薄肉部分に金属薄膜７が設けられている。凹部６ａの底面にはオイル８が滴下され、そこに対物レンズ５の先端を押し付けることにより、対物レンズ５と基板６との間がオイル８によって埋められている。このようにオイル８で対物レンズ５と基板６との間を埋めることにより空気層を排除している。対物レンズ５は、図３に示すように入射光Ｐ１を収束させて金属薄膜７に対して照射し、反射した反射光Ｐ２を収集するように設置されている。そのため、対物レンズ５内では金属薄膜７を反射するレーザ光Ｐの入射光Ｐ１と反射光Ｐ２とが往復し、入射光Ｐ１と平行に出射した反射光Ｐ２の照射先にはミラー４が配置されている。そして、その反射光Ｐ２が反射する位置にＣＣＤカメラなどの光検出アレイ９が配置されている。
【００１７】
続いて、以上のような構成によるＳＰＲ装置１０の作用について以下に説明する。
先ず、レーザ光照射装置１から発振されたレーザ光Ｐは、光ファイバー２から出てコリメーションレンズ３を介して平行光となりミラー４へと照射される。なお、図示していないが、コリメーションレンズ３とミラー４との間に偏光フィルタを配置してＰ偏光のみを通過させるようにするのが好ましい。
レーザ光Ｐは、その一部が開口部４ａを通過して対物レンズ５に入射する。対物レンズ５に入射した入射光Ｐ１は、ミラー４に形成された開口部４ａの位置によって図の左側半分を通り、図３に示すように収束され所定の角度範囲で金属薄膜７に対して照射される。
【００１８】
ここで所定の角度範囲とは、表面プラズモン共鳴角が検出できる角度範囲であるが、共鳴角が測定するターゲットによって異なるため、適した角度範囲で入射光Ｐ１が金属薄膜７に照射されるように設計する必要がある。特に本実施形態では、図３に示すように、対物レンズ５によって金属薄膜７に収束して照射される入射光Ｐ１は、図６で示す表面プラズモン共鳴曲線におけるθＡ，θＢを含む所定の角度幅でプラズモン共鳴検知面に照射されるようになっている。
【００１９】
金属薄膜７は、サンプル液に浸けられるなどしている。そこで、所定の角度範囲で金属薄膜７に照射された入射光Ｐ１は、基板６との界面にあたる金属薄膜７のプラズモン共鳴検知面を反射し、その反射光Ｐ２が対物レンズ５に収集される。そして、その対物レンズ５に入ったレーザ光Ｐの反射光Ｐ２は、入射光Ｐ１とは異なる図１の右半分を通り、その入射光Ｐ１と平行逆向きになって出射する。そして、対物レンズ５から出た反射光Ｐ２はミラー４で反射して直交方向に向きを変えて光検出アレイ９に受光される。
光検出アレイ９ではレーザ光Ｐの強度に比例した出力電圧が生ずる。そして、光検出アレイ９から出力された測定信号は、図示していないインターフェースを介して情報処理手段へと送信され、この測定信号に基づいてターゲットに関する定性及び定量情報が反射光強度、具体的には、反射光強度からわかる共鳴角度の変化Δθに基づいて解析される。
【００２０】
前述したように所定の角度で照射されたレーザ光Ｐは、基板６と金属薄膜７との界面で全反射するためエバネッセント波が励起される。その入射角においてエバネッセント波の振動周期と金属薄膜７表面に発生する表面プラズモン波の周期が等しくなり、共鳴現象により表面プラズモンが励起される。その結果、入射光のエネルギが表面プラズモン共鳴に使われるため、金属薄膜７を反射した反射光の強度が低下する。
図６は、表面プラズモン共鳴センサによって検出される反射光強度の入射角度依存性を示したＳＰＲ曲線であるが、図示するように反射光強度の入射角度依存性を測定すると、ある特定の角度において反射光の強度が減衰した「光の谷」が認められる。この光学現象が表面プラズモン共鳴である。表面プラズモン共鳴は入射光の波長及び角度に依存しており、励起されると特定の入射角又は特定の波長を有する光成分の光エネルギーが表面プラズモン波へ移行し、対応する入射角又は波長を有する反射光が減少する。
【００２１】
また、表面プラズモン共鳴は金属層の表面におけるサンプル液の屈折率にも依存しており、サンプル液の屈折率が変化すれば波長一定の場合には共鳴角が変化し、入射角度一定の場合には共鳴波長が変化する。したがって、反射光の強度に基づき共鳴角或いは共鳴波長を調べることにより、金属層の表面におけるサンプル液の屈折率を分析することができる。金属薄膜４表面近傍の屈折率が変化し、図６に示すようにθＡからθＢのように共鳴角がシフトした場合、このシフト量の時間的変化を検出すれば、サンプル液などについてその定性情報及び定量情報を得ることができる。
【００２２】
ところで、光検出アレイ９はマトリックス状に配置された受光素子を有し、不図示の情報処理手段では、光検出アレイ９の各受光素子に対応して金属薄膜７へ照射されるレーザ光の入射角度が設定されている。そのため、光検出アレイ９から送信される測定信号は、例えば図６に示すＳＰＲ曲線において、受光素子毎に測定された入射角度の反射光強度がドットデータとして得られる。従って、情報処理手段では、そうしたドットデータから図６に示すような「光の谷」をもった曲線のＳＰＲ曲線が作成される。
【００２３】
本実施形態のミラー４のように、開口部４ａを短冊形状にした場合、レーザ光Ｐは金属薄膜７に対してほぼ平面的に照射されるので、反射光Ｐ２を受光する光検出アレイ９の受光素子にて設定される入射角度の数が少なくなってしまっている。そのため、ＳＰＲ曲線を作成するためのドット数も制限されて分解能が上げられない。
そこで、光検出アレイ９の受光素子に対応して設定される入射角度の数を増やしてＳＰＲ曲線の分解能を上げるためには、例えば図５に示すミラー４Ａのように渦巻き状の開口部４ｂを形成することが有効である。これは、平面的つまり２次元的に照射された開口部４ａの場合に比べ、金属薄膜７に対して３次元的に入射光Ｐ１が照射されため、光検出アレイ９を介して検出できる入射角度を細分化できるからである。
【００２４】
このようなミラー４Ａを使用したＳＰＲ装置１０の作用は、前述したようにレーザ光照射装置１からレーザ光Ｐが発振され、コリメーションレンズ３を介して平行光となったレーザ光Ｐがミラー４Ａに照射される。そして、その一部が渦巻き状の開口部４ｂを通って対物レンズ５に入射する。レーザ光Ｐの入射光Ｐ１は、対物レンズ５内の複数のレンズを介して図３に示す場合と同じように所定の角度で金属薄膜７に照射され、その金属薄膜７を反射した反射光Ｐ２が同じ対物レンズ５を通って入射光Ｐ１と平行になって出射する。このとき金属薄膜７を反射したレーザ光Ｐの反射光Ｐ２は、入射光Ｐ１の渦巻き形状とは反対方向の渦巻きになって互いに干渉することはない。そして、対物レンズ５から出射した反射光Ｐ２は、ミラー４Ａを反射して直交方向に向きを変えて光検出アレイ９へと受光される。
【００２５】
表面プラズモン共鳴を発生させた反射光Ｐ２が光検出アレイ９で受光されると、その光検出アレイ９では反射光Ｐ２の強度に比例した出力電圧が生ずる。そのため、光検出アレイ９から出力されたその測定信号が図示していないインターフェースを介して情報処理手段へと送信され、この測定信号に基づいてターゲットに関する定性及び定量情報が反射光強度、具体的には、反射光強度からわかる共鳴角度の変化Δθに基づいて解析される。
【００２６】
以上、本実施形態のＳＰＲ装置１０によれば、対物レンズ５を使用して入射光Ｐ１と反射光Ｐ２とが同じ方向から入出力するようにしたことで、レーザ光照射装置１と光検出アレイ９とを近づけることができ装置全体をコンパクトにすることが可能になった。
また、基板６に形成された凹部６ａの底厚がくるって金属薄膜７に位置ずれが生じたような場合でも、従来では金属薄膜の位置ずれに対して独立して取り付けられた複数のレンズを微調整することはユーザ側ではほぼ不可能な作業であったが、本実施形態のＳＰＲ装置１０は、対物レンズ５の位置を動かすだけの操作性に優れたものであるため、ユーザでも金属薄膜７の位置ずれに対して簡単に微調整することができるようになった。
更に、渦巻き形状の開口部４ｂが形成されたミラー４Ａを使用することにより、細分化した入射角度の反射光強度が得られ、ＳＰＲ曲線を作成するためのドット数が増加するようになったので、より正確なＳＰＲ曲線が得られるようになった。
【００２７】
次に、本発明に係る表面プラズモン共鳴装置の第２実施形態について説明する。図２は、第２実施形態の表面プラズモン共鳴装置を示した図である。なお、第１実施形態の表面プラズモン共鳴装置１０と同じ構成要素については同じ符号を付して説明する。
本実施形態の表面プラズモン共鳴装置（以下、「ＳＰＲ装置」とする）２０は、レーザ光照射装置１から光ファイバー２を介してレーザ光Ｐが照射されるようになっている。光ファイバー２は、コリメーションレンズ３に対してレーザ光Ｐが照射されるように配置され、そのコリメーションレンズ３によって平行光になったレーザ光Ｐの照射先にはマスク１１が配置されている。
【００２８】
マスク１１は、第１実施形態のミラー４や４Ａと同じように短冊形状の開口部４ａや渦巻き状の開口部４ｂが形成されたものである。そして、そのマスク１１は、コリメーションレンズ３によって平行光になったレーザ光Ｐと直交するように配置されている。
そうしたマスク１１の先には、ハーフミラー１２がレーザ光Ｐに対して傾けて配置されている。ハーフミラー１２は、レーザ光Ｐの５０パーセントが透過して、残りの５０パーセントが反射するものである。そして、そのハーフミラー１２を透過したレーザ光Ｐの照射先には対物レンズ５が配置され、対物レンズ５の先端部５ａ部分には、図３に示すように基板６に金属薄膜７が形成され、対物レンズ５と基板６との間がオイル８によって埋められて感知部が構成されている。
【００２９】
対物レンズ５は、図３に示すように入射光Ｐ１を収束させて金属薄膜７に対して照射し、反射した反射光Ｐ２を収集するように設置されている。そのため、対物レンズ５内では金属薄膜７を反射するレーザ光Ｐの入射光Ｐ１と反射光Ｐ２とが往復し、入射光Ｐ１と平行に出射した反射光Ｐ２の照射先にはハーフミラー１２が配置されており、それによってレーザ光Ｐが反射する位置に光検出アレイ９が配置されている。
また、本実施形態では、ハーフミラー１２を反射した入射光Ｐ０の反射光Ｐ３を光検出アレイ９に受光させるように、ハーフミラー１２を挟んで光検出アレイ９の反対側に反射ミラー１３が配置されている。
【００３０】
続いて、以上のように構成された第２実施形態のＳＰＲ装置２０について、その作用を説明する。
先ず、レーザ光照射装置１から発振されたレーザ光Ｐは、光ファイバー２からコリメーションレンズ３を介して平行光となってマスク１１に照射される。ここでは、図４や図５に示すように形成されたマスク１１の開口部４ａ，４ｂを通過したレーザ光Ｐだけが更にハーフミラー１２へと照射される。なお、本実施形態でも図示していないが、図４のように、短冊形状の開口部４ａを用いた場合、コリメーションレンズ３とマスク１１との間に偏光フィルタを配置してＰ偏光のみを通過させるようにするのが好ましい。
【００３１】
ハーフミラー１２では、入射光Ｐ０の５０パーセントが反射し、残りの５０パーセントが透過する。ハーフミラー１２を反射した反射光Ｐ３は、更に直交して配置された反射ミラー１３を反射し、再度ハーフミラー１２で反射と透過が行われる。そして、透過した５０パーセントの反射光Ｐ３が光検出アレイ９に受光される。こうして感知部に照射されずに受光されたレーザ光Ｐに関する情報は、図示していないインターフェースを介して情報処理手段へと送信され、この測定信号に基づいて補正処理が行われる。すなわち、温度などの環境変化によって発光量にバラツキが生じたり、光検出アレイ９の感度変化が生じた場合の補正処理が行われる。
【００３２】
一方、ハーフミラー１２を透過した入射光Ｐ１は、対物レンズ５内に設けられた複数のレンズを介して図３に示すように、所定の角度で金属薄膜７に対して照射される。金属薄膜７は、サンプル液に浸けられるなどしている。所定の角度で入った入射光Ｐ１は、その金属薄膜７のプラズモン共鳴検知面を反射し、対物レンズ５に収集される。そして対物レンズ５から出た反射光Ｐ２は、ハーフミラー１２で５０パーセントが反射して方向を変えて光検出アレイ９へと入って受光される。
光検出アレイ９ではレーザ光Ｐの強度に比例した出力電圧が生ずる。そして、光検出アレイ９から出力された測定信号は、図示していないインターフェースを介して情報処理手段へと送信され、この測定信号に基づいてターゲットに関する定性及び定量情報が反射光強度、具体的には、反射光強度からわかる共鳴角度の変化Δθに基づいて解析される。
【００３３】
以上、本実施形態のＳＰＲ装置２０によれば、対物レンズ５を使用して入射光Ｐ１と反射光Ｐ２とが同じ方向から入出力するようにしたことで、レーザ光照射装置１と光検出アレイ９とを近づけることができ装置全体をコンパクトにすることが可能になった。
また、基板６に形成された凹部６ａの底厚がばらついて金属薄膜７に位置ずれが生じたような場合でも、従来では金属薄膜の位置ずれに対して独立して取り付けられた複数のレンズを微調整することはユーザ側ではほぼ不可能な作業であったが、本実施形態のＳＰＲ装置２０は、対物レンズ５の位置を動かすだけの操作性に優れたものであるため、ユーザでも金属薄膜７の位置ずれに対して簡単に微調整することができるようになった。
【００３４】
また、本実施形態では特に、感知部を反射することなくレーザ光Ｐを光検出アレイ９に受光させてモニタすることにより、レーザ光照射装置１による光量のバラツキや揺らぎが生じた場合でも、モニタによって変化を修正して打ち消すことができ、より信頼性の高い測定結果が得られるようになった。
更に、マスク１１を図５のように渦巻き形状の開口部４ｂが形成されたものとすることにより、細分化した入射角度の反射光強度が得られ、ＳＰＲ曲線を作成するためのドット数が増加するようになったので、より正確なＳＰＲ曲線が得られるようになった。
【００３５】
以上、本発明の表面プラズモン共鳴装置の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、ミラー４，４Ａやマスク１１に短冊形状の開口部４ａや渦巻き形状の開口部４ｂを形成したものを示したが、その他にも入射角を細分化するための様々に工夫した開口部を形成するようにすることができる。例えば、Ｖ字形状や歯先のような山形形状の開口部を対角線上に形成したりするようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施形態の表面プラズモン共鳴装置を示した図である。
【図２】第２実施形態の表面プラズモン共鳴装置を示した図である
【図３】表面プラズモン共鳴装置の一実施形態において、対物レンズの先端に構成された感知部を拡大して示した図である。
【図４】表面プラズモン共鳴装置の一実施形態において使用されるミラーの一例を示した図である。
【図５】表面プラズモン共鳴装置の一実施形態において使用されるミラーの一例を示した図である。
【図６】表面プラズモン共鳴装置によって検出される反射光強度の入射角度依存性を示したＳＰＲ曲線である。
【図７】従来の表面プラズモン共鳴装置を示した図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    レーザ光照射装置
２    光ファイバー
３    コリメーションレンズ
４    ミラー
５    対物レンズ
６    基板
７    金属薄膜
８    オイル
９    光検出アレイ
１０  表面プラズモン共鳴装置
Ｐ    レーザ光
【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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