(57)【要約】【課題】光源の温度変化および経時変化、光源駆動回路の温度変化、さらに光路上の影響など、あらゆる要因により生じていた上記光源の強度変化の補正を行う表面プラズモンセンサーを実現する。【解決手段】本発明の表面プラズモンセンサーは、光ビーム３をモニター領域３Ａと測定領域３Ｂとに分割する分割手段である偏光方向選択素子５、あるいは光ビーム３を上記領域に分割しない偏光方向選択素子５Ａを備え、金属膜８によって反射した、モニター領域３Ａの反射光強度、あるいは光ビーム３が第１の偏光であるときの反射光強度を用いて、光源２の強度を補正するため、上記あらゆる要因により生じる光源２の強度変化を補正することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを出射する光源と、
上記光源の強度を制御して、上記光源を駆動する光源駆動回路と、
基板上に成膜された金属膜と、
上記光ビームの各入射角に対する上記金属膜からの反射光を検出する検出手段とを備えた表面プラズモンセンサーであって、
上記光ビームを、モニター領域と測定領域とに分割する分割手段を備え、
上記モニター領域の光ビームは、偏光方向が第１の偏光であり、上記測定領域の光ビームは、偏光方向が第２の偏光であり、
上記検出手段は、上記金属膜で反射した上記モニター領域の光強度を第１の検出結果として検出すると共に、上記金属膜で反射した上記測定領域の光強度を第２の検出結果として検出し、
上記光源駆動回路は、上記第１の検出結果に基づいて、上記光源の強度を制御することを特徴とする表面プラズモンセンサー。
【請求項２】
上記金属膜は、他の金属膜と差し替え可能であることを特徴とする請求項１に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項３】
上記分割手段による分割は、上記第１の偏光の光ビームを、部分的に上記分割手段に通過させ、上記分割手段を通過しない上記光ビームの部分を上記モニター領域、上記分割手段を通過する上記光ビームの部分を第１の偏光から第２の偏光に変えて上記測定領域とすることを特徴とする請求項１または２に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項４】
上記分割手段による分割は、上記第１の偏光の光ビームを、上記分割手段に通過させ、上記分割手段内の第１領域を通過する上記光ビームの部分を上記モニター領域、上記分割手段内の第２領域を通過する上記光ビームの部分を第１の偏光から第２の偏光に変えて上記測定領域とすることを特徴とする請求項１または２に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項５】
上記分割手段による分割は、上記第２の偏光の光ビームを、上記分割手段に通過させ、上記分割手段内の第１領域を通過する上記光ビームの部分を第２の偏光から第１の偏光に変えて上記モニター領域とし、上記分割手段内の第２領域を通過する上記光ビームの部分を上記測定領域とすることを特徴とする請求項１または２に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項６】
上記分割手段による分割は、上記第１の偏光および第２の偏光を含む光ビームを、上記分割手段に通過させ、上記分割手段内の第１領域を通過する上記光ビームの部分を、第１の偏光に偏光させて上記モニター領域とし、上記分割手段内の第２領域を通過する上記光ビームの部分を、第２の偏光に偏光させて上記測定領域とすることを特徴とする請求項１または２に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項７】
上記分割手段を、上記光ビームの平行光内に設置することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項８】
上記分割手段を、上記金属膜に対して入射側の光路に設置することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項９】
上記測定領域は、上記光ビームの第２の偏光の方向に平行な方向の直径を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項１０】
光ビームを出射する光源と、
上記光源の強度を制御して、上記光源を駆動する光源駆動回路と、
基板上に成膜された金属膜と、
上記光ビームの各入射角に対する上記金属膜からの反射光を検出する検出手段とを備えた表面プラズモンセンサーであって、
上記光ビームを、第１の偏光のモニター領域と偏光方向が選択可能な測定領域とに分割するとともに、上記測定領域の上記光ビームの偏光方向を、第１の偏光もしくは第２の偏光とする偏光方向選択手段と、
上記測定領域の第２の偏光の反射光強度と、第１の偏光の反射光強度とから、上記第２の偏光の真の反射率を算出する算出手段とを備え、
上記検出手段は、上記金属膜で反射した上記モニター領域の光強度を第１の検出結果として検出すると共に、上記金属膜で反射した上記測定領域の光強度を第２の検出結果として検出し、
上記光源駆動回路は、上記第１の検出結果に基づいて、上記光源の強度を制御することを特徴とする表面プラズモンセンサー。
【請求項１１】
上記算出手段は、上記測定領域の第２の偏光の反射光強度と、第１の偏光の反射光強度とを比較することにより、上記反射率の算出を行うことを特徴とする請求項１０に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項１２】
上記算出手段は、上記測定領域の第２の偏光の反射光強度と、第１の偏光の反射光強度との比または差を取ることにより、上記反射率の算出を行うことを特徴とする請求項１０または１１に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項１３】
上記偏光方向選択手段に入射する上記光ビームが直線偏光であり、上記偏光方向選択手段としてλ／２板を用い、上記λ／２板を回転、もしくは上記λ／２板を抜き差しすることにより、上記偏光方向の選択を行うことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項１４】
上記偏光方向選択手段に入射する上記光ビームが直線偏光であり、上記偏光方向選択手段として液晶素子を用い、上記液晶素子に与える電圧を調整することにより、上記偏光方向の選択を行うことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項１５】
上記偏光方向選択手段に入射する上記光ビームが上記第１および第２の偏光を含み、上記偏光方向選択手段として偏光板または偏光子を用い、上記偏光板または上記偏光子を回転させることにより、上記偏光方向の選択を行うことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項１６】
上記光ビームが上記第１の偏光であり、上記偏光方向選択手段を、上記入射側の上記測定領域にのみ設置することにより、偏光方向の選択を行うことを特徴とする請求項１３または１４に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項１７】
光ビームを出射する光源と、
上記光源の強度を制御して、上記光源を駆動する光源駆動回路と、
基板上に成膜された金属膜と、
上記光ビームの各入射角に対する上記金属膜からの反射光を検出する検出手段とを備えた表面プラズモンセンサーであって、
上記光ビームから、第１の偏光と第２の偏光とを時間的に選択的に取り出し可能な偏光方向選択手段を備え、
上記検出手段は、上記金属膜で反射した上記第１の偏光成分の強度を第１の検出結果として検出すると共に、上記金属膜で反射した上記第２の偏光成分の強度を第２の検出結果として検出し、
上記光源駆動回路は、上記第１の検出結果に基づいて、上記光源の強度を制御することを特徴とする表面プラズモンセンサー。
【請求項１８】
光ビームを出射する光源と、
上記光源の強度を制御して、上記光源を駆動する光源駆動回路と、
基板上に成膜された金属膜と、
上記光ビームの偏光方向を、第１の偏光と第２の偏光とに選択する偏光方向選択手段と、
上記偏光方向選択手段を通過した上記光ビームの各入射角に対する上記金属膜からの反射光を検出する検出手段とを備えた表面プラズモンセンサーであって、
上記検出手段は、上記金属膜で反射した上記第１の偏光成分の強度を第１の検出結果として検出すると共に、上記金属膜で反射した上記第２の偏光成分の強度を第２の検出結果として検出し、
上記光ビームの偏光方向が、上記第１の偏光であるか上記第２の偏光であるかを判断し、上記光ビームの偏光方向が、上記第１の偏光である場合には、該第１の偏光の光ビームにおける上記検出手段の第１の検出結果を上記光源駆動回路に与えるように制御する制御手段を備え、
上記光源駆動回路は、上記制御手段によって与えられた上記第１の検出結果に基づいて、上記光源の強度を制御することを特徴とする表面プラズモンセンサー。
【請求項１９】
上記制御手段は、上記制御に加えて、上記光ビームの偏光方向が、第２の偏光である場合には、上記検出手段による上記検出結果において、少なくとも上記第１の検出結果を記憶する記憶手段の上記第１の検出結果を上記光源駆動回路に与えるように制御することを特徴とする請求項１８に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項２０】
上記偏光方向選択手段を、上記光ビームの平行光内に設置することを特徴とする請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項２１】
上記偏光方向選択手段を、上記金属膜に対して、入射側の光路に設置することを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項２２】
上記偏光方向選択手段に入射する上記光ビームが直線偏光であり、上記偏光方向選択手段としてλ／２板を用い、上記λ／２板を回転、もしくは上記λ／２板を抜き差しすることにより、上記偏光方向の選択を行うことを特徴とする請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項２３】
上記偏光方向選択手段に入射する上記光ビームが直線偏光であり、上記偏光方向選択手段として液晶素子を用い、上記液晶素子に与える電圧を調整することにより、上記偏光方向の選択を行うことを特徴とする請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項２４】
上記偏光方向選択手段に入射する上記光ビームが第１および第２の偏光を含み、上記偏光方向選択手段として偏光板または偏光子を用い、上記偏光板または上記偏光子を回転させることにより、上記偏光方向の選択を行うことを特徴とする請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項２５】
上記光ビームの第２の偏光の反射光強度と、第１の偏光の反射光強度とから、上記第２の偏光の真の反射率を算出する算出手段を備えていることを特徴とする請求項１７〜２４の記載のいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項２６】
上記算出手段は、上記光ビームの第２の偏光の反射光強度と、上記第１の偏光の反射光強度とを比較することにより、上記反射率の算出を行うことを特徴とする請求項２５に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項２７】
上記算出手段は、上記光ビームの第２の偏光の反射光強度と、上記第１の偏光の反射光強度との比または差を取ることにより上記反射率の算出を行うことを特徴とする請求項２５または２６に記載の表面プラズモンセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面プラズモン共鳴を利用して、試料もしくは試料中の物質を検知する表面プラズモンセンサーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面プラズモン共鳴が知られている。該表面プラズモン共鳴とは、誘電体基板上の金属膜に、適切な偏光方向および入射角でレーザ光を入射させると、上記レーザ光により、上記金属膜側に微弱なエネルギー波（エバネッセント波）が生じ、また、金属表面には、自由電子が上記金属表面に平行な方向に振動する粗密波（表面プラズモン）が励起され、上記エバネッセント波の波数と上記表面プラズモンの波数とが一致する場合、共鳴を起こす現象のことである。このとき、上記レーザ光は、上記表面プラズモンにエネルギーが利用されるため、反射率が小さくなる。
【０００３】
なお、上記適切な偏光方向とは、上記誘電体基板―上記金属界面の法線と、入射光（上記レーザ光）の光軸を含む面を入射面とし、該入射面に対して平行な偏光方向（ｐ偏光）である。該入射面に対して垂直な偏光方向（ｓ偏光）では、上記表面プラズモン共鳴は起こらない。また、適切な上記金属膜の膜厚および上記入射角は、上記金属膜が接する媒質の屈折率によって決まる（非特許文献１参照）。
【０００４】
そこで、近年、上記表面プラズモン共鳴を利用した表面プラズモンセンサーが多く開発されている。上記表面プラズモンセンサーは、上記表面プラズモン共鳴を起こす、上記媒質によって異なる上記入射角から、上記媒質の屈折率を求め、その結果から上記媒質の構成物質、あるいは上記媒質の構成物質が既知の場合、濃度を検知することができる。また、これを応用して、上記金属膜の表面に特定の分子のみを吸着させる層を設け、吸着したことによる屈折率変化から特定の分子の存在を分子オーダーで検出する構成とすることもできる。さらに時間変化を追うことで、上記分子の吸着過程や反応の時間変化などもわかる。なお、上記入射角の幅は、非常に狭いため、分解能が高く、精度よく屈折率変化を測定できることから、昨今、特にたんぱく質や高分子などの検出という用途が広がっている。
【０００５】
ところで、上記表面プラズモンセンサーの精度をさらに向上させるためには、上記入射角の幅や、上記反射光の最小値の値など、反射率の入射角依存性を正確に測定することが重要である。しかし、精度が高くなるほど環境変化の影響は大きく、特に、上記レーザ光を出射する光源自身の温度変化、湿度変化、および経時変化によって、上記レーザ光の強度が変化し、測定誤差およびＳ／Ｎの悪化という問題を生じていた。
【０００６】
そこで、上記問題の解決手段として、特許文献１では、上記光源の温度変化および湿度変化に注目し、光源、試料部、および検出器部などに温度センサーおよび湿度センサーを設置し、予めこれらの温度変化および湿度変化による上記光源の強度変動が記憶されているルックアップテーブルにより、上記光源の強度を補正する手段が記載されている。また、特許文献２でも、上記特許文献１と同様な手段で、環境変化に対する補正がなされている。
【特許文献１】特開２００３−９０７９３号公報（２００３年３月２８日公開）
【特許文献２】特開２００４−３７４２５号公報（２００３年２月５日公開）
【特許文献３】特開２００２−９０２９１号公報（２００２年３月２７日公開）
【特許文献４】特開２００３−１４６２３号公報（２００３年１月１５日公開）
【非特許文献１】Surface Plasmons on smooth and rough surfaces and on gratings, Heinz Raether, Springer-Verlag, 1988 p.118〜p.123
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示されている上記解決手段では、上記温度センサーなどの補正手段を設けるため、部品点数が多くなり、コストが増加するという問題が生じる。また、上記ルックアップテーブルによる補正は、複雑で、さらにコストが増加してしまう。
【０００８】
また、上記光源の強度の変化は、上記光源自体の問題のみならず、上記光源を駆動する光源駆動回路の温度変化なども大きな要因である。しかし、上記温度センサーおよび上記湿度センサーの検出対象は、上記光源のみに限られるため、上記光源駆動回路の温度変化やそれ以外の要因による強度の変化には対応できていない。すなわち、完全な問題の解決がなされていない。なお、上記それ以外の要因とは、光路上の影響などが挙げられる。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、低コストで、上記あらゆる要因により起こる上記光源の強度変化の補正を行う表面プラズモンセンサーを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
後述の第１の偏光は、基板―金属膜界面の法線と、光ビームの光軸を含む面とを入射面としたとき、該入射面に対して垂直な偏光方向、すなわちｓ偏光であり、第２の偏光は、上記入射面に対して平行な偏光方向、すなわちｐ偏光である。
【００１１】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記課題を解決するために、光ビームを出射する光源と、上記光源の強度を制御して、上記光源を駆動する光源駆動回路と、基板上に成膜された金属膜と、上記光ビームの各入射角に対する上記金属膜からの反射光を検出する検出手段とを備えた表面プラズモンセンサーであって、上記光ビームを、モニター領域と測定領域とに分割する分割手段を備え、上記モニター領域の光ビームは、偏光方向が第１の偏光であり、上記測定領域の光ビームは、偏光方向が第２の偏光であり、上記検出手段は、上記金属膜で反射した上記モニター領域の光強度を第１の検出結果として検出すると共に、上記金属膜で反射した上記測定領域の光強度を第２の検出結果として検出し、上記光源駆動回路は、上記第１の検出結果に基づいて、上記光源の強度を制御することを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、上記表面プラズモンセンサーは、上記第１の偏光である上記モニター領域と、上記第２の偏光である上記測定領域とに分割する分割手段を備え、上記モニター領域の光強度を第１の検出結果として検出し、この第１の検出結果に基づいて上記光源の強度を制御するため、上記光源自身による温度変化や経時変化のみならず、上記光源駆動回路の温度変化などの要因による上記光源の強度変化を補正することができる。
【００１３】
また、上記モニター領域と上記測定領域とが同じ光路を通るため、上記の要因に加え、光路上の影響による上記光源の強度変化にも対応できる。また、従来の温度センサーおよび湿度センサーを設ける場合と比べて、部品点数を少なくすることができる。以上より、低コストで、あらゆる要因により起こる上記光源の強度変化の補正を行う表面プラズモンセンサーを実現することができるという効果を奏する。
【００１４】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記金属膜が、他の金属膜と差し替え可能であることが好ましい。
【００１５】
上記のような構成とすることで、１つの装置で多種の検出が可能になる。すなわち、別の材料および膜厚の金属膜に取り替えることにより、感度や測定範囲を変えることができる。また、上記金属膜の表面に特定の分子のみを吸着させる層を設け、この層を取り替えることにより、検出する特定の分子を替えることもできる。
【００１６】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記分割手段による分割は、上記第１の偏光の光ビームを、部分的に上記分割手段に通過させ、上記分割手段を通過しない上記光ビームの部分を上記モニター領域、上記分割手段を通過する上記光ビームの部分を第１の偏光から第２の偏光に変えて上記測定領域とすることが好ましい。
【００１７】
上記のような構成とすることで、上記光ビームの上記モニター領域と上記測定領域との分割を、容易に、かつ安価に行うことができる。
【００１８】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記分割手段による分割は、上記第１の偏光の光ビームを、上記分割手段に通過させ、上記分割手段内の第１領域を通過する上記光ビームの部分を上記モニター領域、上記分割手段内の第２領域を通過する上記光ビームの部分を第１の偏光から第２の偏光に変えて上記測定領域とすることが好ましい。
【００１９】
上記のような構成とすることで、上記光ビームの上記モニター領域と上記測定領域との分割を、容易に、かつ安価に行うことができる。
【００２０】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記分割手段による分割は、上記第２の偏光の光ビームを、上記分割手段に通過させ、上記分割手段内の第１領域を通過する上記光ビームの部分を第２の偏光から第１の偏光に変えて上記モニター領域とし、上記分割手段内の第２領域を通過する上記光ビームの部分を上記測定領域とすることが好ましい。
【００２１】
上記のような構成とすることで、上記光ビームの上記モニター領域と上記測定領域との分割を、容易に、かつ安価に行うことができる。
【００２２】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記分割手段による分割は、上記第１の偏光および第２の偏光を含む光ビームを、上記分割手段に通過させ、上記分割手段内の第１領域を通過する上記光ビームの部分を、第１の偏光に偏光させて上記モニター領域とし、上記分割手段内の第２領域を通過する上記光ビームの部分を、第２の偏光に偏光させて上記測定領域とすることが好ましい。
【００２３】
上記のような構成とすることで、上記光ビームの上記モニター領域と上記測定領域との分割を、容易に、かつ安価に行うことができる。
【００２４】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記分割手段を、上記光ビームの平行光内に設置することが好ましい。
【００２５】
上記の構成によれば、上記分割手段が、平行光内に設置されているため、上記光ビームの全面に対して、領域の分割をほぼ均一に行うことができる。また、上記金属膜に集光される上記光ビームの収差を小さくできる。
【００２６】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記分割手段を、上記金属膜に対して入射側の光路に設置することが好ましい。
【００２７】
上記の構成によれば、上記分割手段を上記入射側に設置するため、上記光ビームが、上記第１の偏光のみで入射する場合を作りだすことができる。その結果、上記光ビームが、表面プラズモンが励起されない第１の偏光で入射する割合が多くなるため、試料に与える熱量が少なくなり、試料を傷めにくい。
【００２８】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記測定領域が、上記光ビームの第２の偏光の方向に平行な方向の直径を含むことが好ましい。
【００２９】
上記の構成によれば、上記測定領域が、上記基板と上記金属膜との界面に対して上記光ビームの第２の偏光の方向平行な方向の直径を含んでいるため、上記光ビームをレンズで集光させ、種々の入射角を持たせて入射させる場合、入射角の範囲を最大限利用できる。
【００３０】
ところで、従来の表面プラズモンセンサーでは、上述の問題に加えて、反射率が正確に測定できないという問題を生じていた。より具体的に説明すると、金属膜への光ビームの入射角は、その適切な角度を探すために、レンズによって様々な角度を持たせて入射させる。このとき、光路中の光学素子のゴミや光源自体の持つ強度分布により、各入射角での入射光量が異なり、この結果、上記反射率が正確に測定できないという問題も生じていた。
【００３１】
特許文献３および特許文献４では、このような光強度の不均一分布を除くため、第２の偏光の反射光強度と第１の偏光の反射光強度とから反射率を得ている。しかしながら、特許文献３および特許文献４では、光源の強度の変化を考慮していないため、第２の偏光での測定時と第１の偏光での測定時との強度変化により、上記反射率に誤差が生じるという問題がある。
【００３２】
そこで、本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記課題を解決するために、光ビームを出射する光源と、上記光源の強度を制御して、上記光源を駆動する光源駆動回路と、基板上に成膜された金属膜と、上記光ビームの各入射角に対する上記金属膜からの反射光を検出する検出手段とを備えた表面プラズモンセンサーであって、上記光ビームを、第１の偏光のモニター領域と偏光方向が選択可能な測定領域とに分割するとともに、上記測定領域の上記光ビームの偏光方向を、第１の偏光もしくは第２の偏光とする偏光方向選択手段と、上記測定領域の第２の偏光の反射光強度と、第１の偏光の反射光強度とから、上記第２の偏光の真の反射率を算出する算出手段とを備え、上記検出手段は、上記金属膜で反射した上記モニター領域の光強度を第１の検出結果として検出すると共に、上記金属膜で反射した上記測定領域の光強度を第２の検出結果として検出し、上記光源駆動回路は、上記第１の検出結果に基づいて、上記光源の強度を制御することを特徴としている。
【００３３】
上記の構成によれば、上記表面プラズモンセンサーは、上記光ビームを、第１の偏光のモニター領域と偏光方向が選択可能な測定領域とに分割するとともに、上記測定領域の上記光ビームの偏光方向を、第１の偏光もしくは第２の偏光とする偏光方向選択手段を備え、上記モニター領域の光強度を第１の検出結果として検出し、この第１の検出結果に基づいて上記光源の強度を制御するため、上記光源自身による温度変化や経時変化のみならず、上記光源駆動回路の温度変化などの要因による上記光源の強度変化を補正することができる。
【００３４】
また、上記モニター領域と上記測定領域とが同じ光路を通るため、上記の要因に加え、光路上の影響による上記光源の強度変化にも対応できる。また、従来の温度センサーおよび湿度センサーを設ける場合と比べて、部品点数を少なくすることができる。以上より、低コストで、あらゆる要因により起こる上記光源の強度変化の補正を行う表面プラズモンセンサーを実現することができるという効果を奏する。
【００３５】
また、上述のように、上記光源の強度が補正されるため、上記算出手段において、上記光ビームの強度分布の不均一性を除いた、上記第２の偏光の真の反射率を算出することができる。また、上記偏光方向選択手段が、上記光ビームの分割と偏光方向の選択とを行う構成であるため、上記表面プラズモンセンサーの小型化が可能である。
【００３６】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記算出手段は、上記測定領域の第２の偏光の反射光強度と、第１の偏光の反射光強度とを比較することにより、上記反射率の算出を行うことが好ましい。
【００３７】
上記の構成によれば、上記第２の偏光の真の反射率を算出することができる。
【００３８】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記算出手段は、上記測定領域の第２の偏光の反射光強度と、第１の偏光の反射光強度との比または差を取ることにより、上記反射率の算出を行うことが好ましい。
【００３９】
上記の構成によれば、上記第２の偏光の真の反射率を算出することができる。
【００４０】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記偏光方向選択手段に入射する上記光ビームが直線偏光であり、上記偏光方向選択手段として、λ／２板を用い、上記λ／２板を回転、もしくは上記λ／２板を抜き差しすることにより上記偏光方向の選択を行うことが好ましい。
【００４１】
上記の構成によれば、上記偏光方向選択手段に入射する光が直線偏光であり、上記偏光方向選択手段として、上記λ／２板を用いることで、安価に上記偏光方向の選択を行うことができる。また、上記λ／２板を回転させて上記偏光方向の選択を行う場合は、上記光ビームの透過率を変えずに、上記偏光方向を選択できる。一方、上記λ／２板を移動させて上記偏光方向の選択を行う場合は、上記λ／２板を回転させる場合と比べて、同様な効果を奏するだけでなく、組み立てが容易である。
【００４２】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記偏光方向選択手段に入射する上記光ビームが直線偏光であり、上記偏光方向選択手段として、液晶素子を用い、上記液晶素子に与える電圧を調整することにより、上記偏光方向の選択を行うことが好ましい。
【００４３】
上記の構成によれば、上記偏光方向選択手段として、上記液晶素子を用いることで、選択した上記偏光方向において、透過率の変化や光路のずれなどが起きないため、調整用ジグ等を備える必要がなく、小型化が可能である。また、上記液晶素子に入射する上記光ビームがどのような偏光状態でも対応できる。
【００４４】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記偏光方向選択手段に入射する上記光ビームが上記第１および第２の偏光を含み、上記偏光方向選択手段として偏光板または偏光子を用い、上記偏光板または上記偏光子を回転させることにより、上記偏光方向の選択を行うことが好ましい。
【００４５】
上記の構成によれば、上記光ビームが多方向の偏光方向を持つ場合に、上記偏光方向選択手段として、上記偏光板または上記偏光子を用いることで、安価に上記偏光方向を選択できる。また、上記偏光板または上記偏光子に入射する上記第１の偏光と上記第２の偏光との強度が同じであれば、上記光ビームの透過率が変化することなく、上記偏光方向を選択できる。
【００４６】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記光ビームが上記第１の偏光であり、上記偏光方向選択手段を、上記入射側の上記測定領域にのみ設置することにより、偏光方向の選択を行うことが好ましい。
【００４７】
上記の構成であれば、上記光源からの上記光ビームを上記第１の偏光のみにしておくことで、上記モニター領域の偏光方向を調整する必要がなく、上記モニター領域用の上記偏光方向選択手段が必要ないため、コストを低下させることができる。また、上記光ビームが上記第１の偏光のみで入射している間は、表面プラズモンが励起されないため、試料に与える熱量が少なくてすみ、試料を傷めにくい。
【００４８】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記課題を解決するために、光ビームを出射する光源と、上記光源の強度を制御して、上記光源を駆動する光源駆動回路と、基板上に成膜された金属膜と、上記光ビームの各入射角に対する上記金属膜からの反射光を検出する検出手段とを備えた表面プラズモンセンサーであって、上記光ビームから、第１の偏光と、第２の偏光とを時間的に選択的に取り出し可能な偏光方向選択手段を備え、上記検出手段は、上記金属膜で反射した上記第１の偏光成分の強度を第１の検出結果として検出し、上記金属膜で反射した上記第２の偏光成分の強度を第２の検出結果として検出し、上記光源駆動回路は、上記第１の検出結果に基づいて、上記光源の強度を制御することを特徴としている。
【００４９】
上記の構成によれば、上記表面プラズモンセンサーは、上記光ビームから第１の偏光と第２の偏光とを時間的に選択的に取り出し可能な偏光方向選択手段を備え、上記第１の偏光成分の強度を第１の検出結果として検出し、この第１の検出結果に基づいて上記光源の強度を制御するため、上記光源自身による温度変化や経時変化のみならず、上記光源駆動回路の温度変化などの要因による上記光源の強度変化を補正することができる。
【００５０】
また、上記の要因に加え、上記金属膜で反射した上記第１の偏光成分の強度である上記第１の検出結果に基づいて上記光源の強度の補正を行うため、光路上の影響による上記光源の強度変化にも対応できる。また、従来の温度センサーおよび湿度センサーを設ける場合と比べて、部品点数を少なくすることができる。以上より、低コストで、あらゆる要因により起こる上記光源の強度変化の補正を行う表面プラズモンセンサーを実現することができるという効果を奏する。また、上記光ビームを上記モニター領域と上記測定領域とに分割しないため、その分割工程を省くことができ、上記光ビーム全体を測定領域とすることができる。
【００５１】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記課題を解決するために、光ビームを出射する光源と、上記光源の強度を制御して、上記光源を駆動する光源駆動回路と、基板上に成膜された金属膜と、上記光ビームの偏光方向を、第１の偏光と第２の偏光とに選択する偏光方向選択手段と、上記偏光方向選択手段を通過した上記光ビームの各入射角に対する上記金属膜からの反射光を検出する検出手段とを備えた表面プラズモンセンサーであって、上記検出手段は、上記金属膜で反射した上記第１の偏光成分の強度を第１の検出結果として検出すると共に、上記金属膜で反射した上記第２の偏光成分の強度を第２の検出結果として検出し、上記光ビームの偏光方向が、上記第１の偏光であるか上記第２の偏光であるかを判断し、上記光ビームの偏光方向が、上記第１の偏光である場合に、該第１の偏光の光ビームにおける上記検出手段の第１の検出結果を上記光源駆動回路に与えるように制御する制御手段を備え、上記光源駆動回路は、上記制御手段によって与えられた上記第１の検出結果に基づいて、上記光源の強度を制御することを特徴としている。
【００５２】
上記の構成によれば、上記表面プラズモンセンサーは、上記光ビームの偏光方向が、上記第１の偏光であるか上記第２の偏光であるかを判断し、上記第１の偏光である場合には、該第１の偏光の光ビームにおける上記検出手段の第１の検出結果を上記光源駆動回路に与えるように制御する制御手段を備え、上記第１の検出結果に基づいて上記光源の強度を制御するため、上記光源自身による温度変化や経時変化のみならず、上記光源駆動回路の温度変化などの要因による上記光源の強度変化を補正することができる。
【００５３】
また、上記の要因に加え、上記金属膜で反射した上記第１の偏光成分の強度である上記第１の検出結果に基づいて上記光源の強度の補正を行うため、光路上の影響による上記光源の強度変化にも対応できる。また、従来の温度センサーおよび湿度センサーを設ける場合と比べて、部品点数を少なくすることができる。以上より、低コストで、あらゆる要因により起こる上記光源の強度変化の補正を行う表面プラズモンセンサーを実現することができるという効果を奏する。また、上記光ビームを上記モニター領域と上記測定領域とに分割しないため、その分割工程を省くことができ、上記光ビーム全体を測定領域とすることができる。
【００５４】
ところで、上記光ビームを上記モニター領域と上記測定領域とに分割しない表面プラズモンセンサーでは、上記光ビームが第１の偏光の場合と第２の偏光の場合とを同時に作り出すことができないため、上記光ビームを第２の偏光としている間は、上記光源の制御を行うことができない。
【００５５】
そこで、本発明に係る表面プラズモンセンサーの上記制御手段は、上記制御に加えて、上記光ビームの偏光方向が、第２の偏光である場合には、上記検出手段による上記検出結果において、少なくとも上記第１の検出結果を記憶する記憶手段の上記第１の検出結果を上記光源駆動回路に与えるように制御することが好ましい。
【００５６】
上記の構成によれば、上記表面プラズモンセンサーの上記制御手段は、上記光ビームの偏光方向が、第２の偏光である場合には、上記検出手段による上記検出結果において、少なくとも上記第１の検出結果を記憶する記憶手段の上記第１の検出結果を上記光源駆動回路に与えるように制御するため、上記光ビームの偏光方向を第２の偏光としている間も、上記光源の強度を制御することができる。
【００５７】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記偏光方向選択手段を、上記光ビームの平行光内に設置することが好ましい。
【００５８】
上記の構成によれば、上記偏光方向選択手段が、平行光内に設置されているため、上記光ビームの全面に対して、偏光方向の選択をほぼ均一に行うことができる。また、上記金属膜に集光される上記光ビームの収差を小さくできる。
【００５９】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記偏光方向選択手段を、上記金属膜に対して入射側の光路に設置されることが好ましい。
【００６０】
上記の構成によれば、上記偏光方向選択手段を入射側に設置するため、上記光ビームが、上記第１の偏光のみで入射する場合を作りだすことができる。その結果、第１の偏光のみで入射する間は表面プラズモンが励起されないため、試料に与える熱量が少なくなり、試料を傷めにくい。
【００６１】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記偏光方向選択手段に入射する上記光ビームが直線偏光であり、上記偏光方向選択手段としてλ／２板を用い、上記λ／２板を回転、もしくは上記λ／２板を抜き差しすることにより、上記偏光方向の選択を行うことが好ましい。
【００６２】
上記の構成によれば、上記偏光方向選択手段として上記λ／２板を用いることで、上記偏光方向選択手段を安価に設けることができる。また、上記λ／２板を回転させて上記偏光方向の選択を行う場合、上記光ビームの透過率を変えずに、上記偏光方向を選択できる。一方、上記λ／２板を移動させて上記偏光方向の選択を行う場合、上記回転させる場合と比べて、同様な効果を奏するだけでなく、組み立てが容易である。
【００６３】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記偏光方向選択手段に入射する上記光ビームが直線偏光であり、上記偏光方向選択手段として液晶素子を用い、上記液晶素子に与える電圧を調整することにより、上記偏光方向の選択を行うことが好ましい。
【００６４】
上記の構成によれば、上記偏光方向選択手段として、上記液晶素子を用いることで、選択した上記偏光方向によって、透過率の変化や光路のずれなどが起きないため、調整用ジグ等を備える必要がなく、小型化が可能である。また、上記液晶素子に入射する上記光ビームがどのような偏光状態でも対応できる。
【００６５】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記偏光方向選択手段に入射する上記光ビームが第１および第２の偏光を含み、上記偏光方向選択手段として偏光板または偏光子を用い、上記偏光板または上記偏光子を回転させることにより、上記偏光方向の選択を行うことが好ましい。
【００６６】
上記の構成によれば、上記光ビームが多方向の偏光方向を持つ場合に、上記偏光方向選択手段として上記偏光板または上記偏光子を用いることで、安価に上記偏光方向を選択できる。また、上記偏光板または上記偏光子に入射する上記第１の偏光と第２の偏光との強度が同じであれば、上記光ビームの透過率が変化することなく、上記偏光方向を選択できる。
【００６７】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記光ビームの第２の偏光の反射光強度と、第１の偏光の反射光強度とから、第２の偏光の真の反射率を算出する算出手段を備えていることが好ましい。
【００６８】
上記の構成によれば、上記表面プラズモンセンサーは、上記光源の強度が補正されるため、上記算出手段において、上記光ビームの強度分布の不均一性を除いた、第２の偏光の真の反射率を算出することができる。
【００６９】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記算出手段は、上記光ビームの第２の偏光の反射光強度と、上記第１の偏光の反射光強度とを比較することにより、上記反射率の算出を行うことが好ましい。
【００７０】
上記の構成によれば、上記第２の偏光の真の反射率を算出することができる。
【００７１】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記の構成に加えて、上記算出手段は、上記光ビームの第２の偏光の反射光強度と、上記第１の偏光の反射光強度との比または差を取ることにより上記反射率の算出を行うことが好ましい。
【００７２】
上記の構成によれば、上記第２の偏光の真の反射率を算出することができる。
【発明の効果】
【００７３】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、光ビームを出射する光源と、上記光源の強度を制御して、上記光源を駆動する光源駆動回路と、基板上に成膜された金属膜と、上記光ビームの各入射角に対する上記金属膜からの反射光を検出する検出手段とを備えた表面プラズモンセンサーであって、上記光ビームを、モニター領域と測定領域とに分割する分割手段を備え、上記モニター領域の光ビームは、偏光方向が第１の偏光であり、上記測定領域の光ビームは、偏光方向が第２の偏光であり、上記検出手段は、上記金属膜で反射した上記モニター領域の光強度を第１の検出結果として検出すると共に、上記金属膜で反射した上記測定領域の光強度を第２の検出結果として検出し、上記光源駆動回路は、上記第１の検出結果に基づいて、上記光源の強度を制御することを特徴としている。
【００７４】
上記の構成によれば、上記表面プラズモンセンサーは、低コストで、あらゆる要因により起こる上記光源の強度変化の補正を行う表面プラズモンセンサーを実現することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７５】
以下に示す各実施形態において、第１の偏光は、プリズム７（基板）―金属膜８界面の法線と、光ビーム３の光軸を含む面とを入射面としたとき、該入射面に対して垂直な偏光方向、すなわちｓ偏光であり、第２の偏光は、上記入射面に対して平行な偏光方向、すなわちｐ偏光である。
【００７６】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図９に基づいて説明すると以下の通りである。
【００７７】
図１は、本実施の形態に係る表面プラズモンセンサー１の概要を示している。
【００７８】
表面プラズモンセンサー１は、光源２、コリメートレンズ４、偏光方向選択素子５（分割手段、偏光方向選択手段）、集光レンズ６、プリズム７、金属膜８、レンズ９、レンズ１０、ＡＰＣ（Automatic power control）モニター１１、光検出器１２、図示しないＡＰＣ回路部１３、光源駆動回路１４、算出回路１５、およびモニター１６を備えている。なお、ＡＰＣ回路部１３は、光源駆動回路１４内に備えられている。
【００７９】
光源２は、金属膜８に光ビーム３を入射させ、表面プラズモンを励起するためのものであり、半導体レーザまたは発光ダイオードなどが用いられ、光源駆動回路１４で駆動される。光源２から出射する光ビーム３が多くの波長を含むと、各波長において表面プラズモンの励起条件が異なるため、金属膜８での光ビーム３の反射光の入射角依存性が異なり、分析が複雑になる。よって、光源２は、波長域が狭いことが望ましい。なお、光源２から出射される光ビーム３の偏光方向は、第１の偏光のみの場合、第２の偏光のみの場合、もしくは第１の偏光と第２の偏光とを含む場合が存在する。
【００８０】
コリメートレンズ４は、光源２から出射される光ビーム３を平行光にするためのものである。光ビーム３を平行光として偏光方向選択素子５に入射させることで、偏光方向選択素子５による光ビーム３の偏光方向の選択が、光ビーム３のどの光線（ライン）に対しても同様に行われるようにすることができる。さらに、光ビーム３を平行光とすることで、集光レンズ６において、性能よく光ビーム３を集光することができる。なお、コリメートレンズ４の焦点距離が短いほど、光源２から出射された光ビーム３の利用効率が上がる。
【００８１】
偏光方向選択素子５は、光ビーム３をモニター領域３Ａと測定領域３Ｂとに分割するとともに、偏光方向を選択するためのものである。λ／２板、液晶ディスプレイで用いられているネマティック液晶などの液晶素子、偏光板、または偏光子を単体、もしくは組み合わせて用いられる。これにより、光ビーム３をモニター領域３Ａと測定領域３Ｂとに分割できるとともに、モニター領域３Ａの光ビーム３の偏光方向を第１の偏光、測定領域３Ｂの光ビーム３の偏光方向を第２の偏光および第１の偏光のいずれかに選択することができる。なお、λ／２板およびλ／４板の各λは、入射光の波長である。
【００８２】
集光レンズ６は、光ビーム３を集光することにより、光ビーム３が金属膜８へ様々な入射角で入射するようにしている。平凸レンズなどの全方位を集光するレンズでもよいし、シリンドリカルレンズなどの一方向のみ集光するレンズでもよい。上記全方位を集光するレンズの場合は、金属膜８への入射角が複雑であるが、照射面積を小さくすることができ、局所的な情報を得ることができる。一方、上記一方向のみ集光するレンズの場合は、集光しない方向は元のビームサイズのままであるため、金属膜８への入射角が、集光した方向にのみ依存するため、解析が容易となる。また、照射面積を大きくでき、全体的な情報を得ることができる。上記入射角の角度範囲は、レンズの開口数で決まるが、金属膜８に試料が接している場合は、表面プラズモンが励起されるように決定する必要がある。さらに、上記入射角の範囲を、すべての光ビーム３が全反射するような範囲にすることも好ましい。
【００８３】
プリズム７は、金属膜８表面に、表面プラズモンを励起するための誘電体基板である。表面プラズモンを励起するために適切な入射角は、多くの場合４５度近辺であり、通常、平行基板にそのまま光ビーム３を入射しても、上記入射角で入射させることができないため、プリズム７が用いられる。プリズム７は、図１では三角プリズムであるが、半円柱型プリズムも代表的に使われる。半円柱型プリズムの場合は、中心に向かって光ビーム３を入射すると、プリズムの入射面への入射角と、金属膜８への入射角とが等しいため、入射角を換算する必要がない。一方、三角プリズム７の場合は、入射面での屈折により、プリズム７への入射角と金属膜８への入射角とが異なるが、半円柱型プリズムに比べ、安価である。しかし、金属膜８に適切な角度で入射できればよいため、他の形状でもよい。材質は、ガラスや樹脂が代表的に使われるが、光源２の波長を透過し、表面プラズモンを励起できればよいため、これに限らない。
【００８４】
金属膜８は、表面プラズモンを発生させるためのもので、酸化しにくいという耐久性と、表面プラズモンの励起効率の良さとから、金が最も好ましい。しかしながら、銀、銅、アルミニウム、または白金など、表面プラズモンが励起される金属もしくは合金であればよい。その膜厚は、上記非特許文献１により、光源２の波長、プリズム７の材質などから決まり、通常、数１０ｎｍ程度である。プリズム７に、スパッタリングまたは蒸着させて形成する。もしくは、プリズム７と同程度の屈折率の基板に、スパッタリングまたは蒸着させ、上記基板をプリズム７上に、インデックスマッチング剤をはさんで載せてもよい。インデックスマッチング剤は、市販されている液体やジェルなどでもよいし、ＵＶ硬化樹脂でもよい。ただし、上記基板が傾くと、入射角の誤差を生じるため、固定しておく必要がある。また、金属膜８表面にさらに別の層を設け、特定の分子を検出する構成としてもよい。また、上記基板またはプリズム７との密着性の向上や、金属膜８の面精度を上げるために、上記基板またはプリズム７と金属膜８との間に下地層を設けてもよい。さらに、金属膜８は、他の金属膜と差し替え可能である。これにより、１つの装置で多種の検出が可能になる。すなわち、別の材料および膜厚の金属膜に取り替えることにより、感度や測定範囲を変えることができる。また、金属膜８の表面に特定の分子のみを吸着させる層を設ければ、金属層ごと取り替えることにより、検出する特定の分子を替えることもできる。
【００８５】
レンズ９、１０は、プリズム７―金属膜８界面で反射した光ビーム３の測定領域３Ｂを光検出器１２へ、反射した光ビーム３のモニター領域３ＡをＡＰＣモニター１１へ、それぞれ集光させて入射させるためのものである。なお、反射した光ビーム３の測定領域３Ｂとモニター領域３Ａとを、全て光検出器１２に入射させる構成の場合は、必要ない。
【００８６】
ＡＰＣモニター１１は、プリズム７―金属膜８界面で反射した光ビーム３のモニター領域３Ａの反射光強度を検出するためのものである。
【００８７】
光検出器１２は、プリズム７―金属膜８界面で反射した光ビーム３の測定領域３Ｂが第１の偏光の場合と、第２の偏光の場合との反射光強度を検出するためのものである。ＣＣＤまたはＣＭＯＳ、もしくはアレイ状検出器で反射光を一度に取り込むのがよい。特に、ＣＣＤまたはＣＭＯＳを用いれば、光ビーム３のモニター領域３Ａと測定領域３Ｂとを使用者が認識できるとともに、測定領域３Ｂ内の光ビーム３のどの光線を測定に用いるかを決めることができる。
【００８８】
ＡＰＣ回路部１３は、ＡＰＣモニター１１で検出した光ビーム３のモニター領域３Ａの反射光強度と、光源駆動回路１４への使用者の出射光強度の設定から定まる目標値との差に基づいて、光源２の出射光量の変動を検出し、この差を光源駆動回路１４へフィードバックすることによって、光ビーム３の強度を安定させるためのものである。
【００８９】
光源駆動回路１４は、光源２を駆動するためのものであり、電源から電圧の供給を受けて、光源２に電流を流し、使用者の設定に対応した出射光強度で駆動する。上記使用者の設定からＡＰＣ回路部１３の目標値が決まる。なお、光源２の破壊を防ぐために、光源２に流す電流値に上限値を設けておくことが好ましい。
【００９０】
算出回路１５は、光検出器１２の測定結果から真の反射率を算出するものである。算出回路１５は、ＬＳＩやＩＣなどの半導体チップ、または、これらを複合化したコンピュータなどを用いればよい。
【００９１】
モニター１６は、算出回路１５に記憶された測定結果、該測定結果から算出した真の反射率、または真の反射率から判断した試料の濃度などの結果を可視化する装置である。ＣＲＴや液晶ディスプレイ等でよい。
【００９２】
次に、表面プラズモンセンサー１の動作の流れを説明する。
【００９３】
まず、光源２から出射される光ビーム３は、コリメートレンズ４で平行光とされ、偏光方向選択素子５へ入射する。該偏光方向選択素子５により、第１の偏光のモニター領域３Ａと、第２の偏光または第１の偏光を選択する測定領域３Ｂとに分けられ、集光レンズ６により、様々な入射角を有し、プリズム７を介して金属膜８に入射する。
【００９４】
その反射光は、レンズ９、１０を介して、モニター領域３ＡがＡＰＣモニター１１へ、測定領域３Ｂが光検出器１２へ、それぞれ集光される。ＡＰＣモニター１１は、モニター領域３Ａの反射光強度を検出し、その検出結果に基づいて、ＡＰＣ回路部１３が、光源２から出射される光ビーム３の強度を安定させる。光検出器１２は、偏光方向選択素子５により、測定領域３Ｂが、第２の偏光に選択された場合と、第１の偏光に選択された場合との反射光強度の入射角依存性の測定を行い、算出回路１５で、上記測定結果を比較することにより真の反射率を算出し、モニター１６に表示する。
【００９５】
なお、試料は、例えば図８に示す試料１７のような液滴もしくは固体であれば、金属膜８上に載せ、図９の１７´のような液体であれば、フローセル１８を用いて流せばよいが、これに限らない。
【００９６】
また、上記のように、ＡＰＣモニター１１と光検出器１２とを別に設けて、モニター領域３ＡをＡＰＣモニター１１、測定領域３Ｂを光検出器１２で検出する構成としてもよいが、実際には光検出器１２がＡＰＣモニター１１も兼ね、全領域を検出し、そのうちモニター領域３Ａの検出強度を示す信号をＡＰＣ回路部１３へ与える構成としてもよい。
【００９７】
次に、上記動作について、詳細に説明する。
【００９８】
まず、偏光方向選択素子５により、光ビーム３をモニター領域３Ａと、測定領域３Ｂとに分割する分割方法について、さらに、算出回路１５で真の反射率を求めるために、測定領域３Ｂを第２の偏光または第１の偏光に選択する選択方法について、光ビーム３が第１の偏光のみの場合、第２の偏光のみの場合、第１の偏光および第２の偏光を含む場合のそれぞれについて説明する。
【００９９】
始めに、偏光方向選択素子５に入射する光ビーム３が第１の偏光のみの場合について、偏光方向選択素子５として、λ／２板、または液晶素子を用いる場合について説明する。
【０１００】
まず、偏光方向選択素子５として上記λ／２板を用いる場合の上記分割方法および上記測定方法を図２〜図５を用いて示す。なお、図２および図３は、偏光方向選択素子５が円形の場合であり、図４および図５は、偏光方向選択素子５が矩形の場合である。また、図中の矢印は、光ビーム３が第２の偏光の場合の偏光方向を示すものである。
【０１０１】
図２は、偏光方向選択素子５が、偏光方向に平行な方向の光ビーム３の直径Ｄ（一点鎖線）を含むように設置され、かつ、偏光方向選択素子５の中心と光ビーム３の中心とが一致していない場合を示している。この場合、偏光方向選択素子５の直径は、光ビーム３の直径よりも大きくなる。
図３は、光ビーム３の中心と偏光方向選択素子５の中心とが一致するように設置されている場合を示している。この場合、偏光方向選択素子５の直径は光ビーム３の直径よりも小さくなる。
【０１０２】
図４は、偏光方向選択素子５が、光ビーム３の直径Ｄを含むように設置され、かつ、偏光方向選択素子５の中心と光ビーム３の中心とが一致していない場合を示している。この場合、図２と同様に、偏光方向選択素子５の大きさは、光ビーム３の直径よりも大きくなる。
【０１０３】
図５は、光ビーム３の中心と偏光方向選択素子５の中心とが一致するように設置されている場合を示している。この場合、偏光方向選択素子５は長方形であり、該長方形の短辺の長さは光ビーム３の直径よりも小さい。なお、図５において、偏光方向選択素子５は長方形となっているが、これに限らず、正方形でもよい。
【０１０４】
上記分割方法は、上記λ／２板をプリズム７―金属膜８界面に対して入射側に設置し、上記λ／２板を通過しない光ビーム３をモニター領域３Ａ、上記λ／２板を通過する光ビーム３を測定領域３Ｂとすればよい。さすれば、光ビーム３をモニター領域３Ａと測定領域３Ｂとに分割することができる。
【０１０５】
ここで、上記のような構成で光ビーム３の分割を行う場合の偏光方向選択素子５の設置について述べる。すなわち、図２および図４に示すように、偏光方向選択素子５は、偏光方向選択素子５内に、光ビーム３の直径Ｄを含むように設置することが好ましい。上記のように偏光方向選択素子５を設置することで、集光レンズ６によって発生する光ビーム３の様々な入射角の範囲を狭めずにすむ。なお、この場合、偏光方向選択素子５の大きさは、光ビーム３の直径Ｄを含むことができる大きさであればよいため、光学系の大型化を防ぐためにも、より小さいほうがよい。
【０１０６】
また、図３および図５に示すように、光ビーム３の中心と偏光方向選択素子５の中心とが、一致するように設置してもよい。このように偏光方向選択素子５を設置すれば、光学系の大型化を防ぐことができる。
【０１０７】
次に、上記選択方法は、測定領域３Ｂにおいて、上記λ／２板を回転、もしくは抜き差しすることで、測定領域３Ｂを第１の偏光または第２の偏光に選択するようにすればよい。
【０１０８】
詳細に説明すると、まず、上記λ／２板を回転させる場合は、例えば、上記λ／２板の、ある領域を光ビーム３が通過した時に、光ビーム３が第１の偏光から第２の偏光に変わるように設定すればよい。さすれば、例えば、回転前が第１の偏光、回転後が第２の偏光となり、測定領域３Ｂを第１の偏光または第２の偏光に選択できる。
【０１０９】
また、上記λ／２板を抜き差しする場合は、例えば、上記λ／２板を差しこんだ時に、光ビーム３が第１の偏光から第２の偏光に変わるように設定すればよい。さすれば、上記λ／２板を回転させる場合と同様に、差しこみ前が第１の偏光、差しこみ後が第２の偏光となり、測定領域３Ｂを第１の偏光または第２の偏光に選択できる。
【０１１０】
なお、上記λ／２板を回転させる場合は、上記λ／２板の回転軸と光学系の光軸とが平行でなければ、第２の偏光と第１の偏光とで光路がずれてしまい、算出回路１５で真の反射率を求めるときに、誤差を生じてしまう。そこで、上記λ／２板を回転させる場合は、上記λ／２板の回転軸と光学系の光軸とが平行になるように、すなわち、光ビーム３が通る上記λ／２板内の上記領域が変わらないように設置することが重要である。
【０１１１】
また、上記λ／２板を抜き差しする場合も同様に、上記λ／２板の光軸を光学系の光軸に平行にすることが重要であるが、上記λ／２板を差し込んでいる時、上記λ／２板の透過率分だけ金属膜８に入射される光ビーム３の入射光量が変化するため、算出回路１５で補正することが好ましい。
【０１１２】
次に、偏光方向選択素子５として上記液晶素子を用いる場合の上記分割方法および上記測定方法を示す。
【０１１３】
上記分割方法は、上記λ／２板を用いる場合と同様に行えばよい。
【０１１４】
また、上記液晶素子を用いる場合は、上記λ／２板を用いる場合と同様な方法で分割するだけでなく、上記液晶素子をプリズム７―金属膜８界面に対して入射側に設置し、光ビーム３全体を上記液晶素子に通過させ、上記液晶素子内の第１領域を通過する光ビーム３をモニター領域３Ａ、上記液晶素子内の第２領域を通過する光ビーム３を測定領域３Ｂとすることにより、光ビーム３を分割することもできる。
【０１１５】
ここで、上記第１領域および上記第２領域の設定について説明する。
【０１１６】
上記第１領域および上記第２領域の設定は、上記液晶素子に電圧を印加する（以下、ＯＮ）、もしくは印加しない（以下、ＯＦＦ）時に第１の偏光を第２の偏光に変えて透過させるようにすればよい。以下、ＯＦＦ時に第１の偏光を第２の偏光に変え、ＯＮ時に第１の偏光をそのままの偏光状態で透過させる場合を例として説明する。
【０１１７】
まず、上記第１領域は、常に電圧をＯＮとすればよい。その結果、入射される光ビーム３を第１の偏光、すなわちモニター領域３Ａとすることができる。同様に、上記第２領域は、電圧をＯＦＦとすればよい。その結果、入射される光ビーム３を第２の偏光、すなわち測定領域３Ｂとすることができる。なお、上記第２領域は、測定領域３Ｂを第２の偏光と第１の偏光とに選択するために（後述）、電圧をＯＮ・ＯＦＦできるようにしておく。このように、上記第１領域および上記第２領域を設定することで、光ビーム３をモニター領域３Ａと測定領域３Ｂとに分割することができる。
【０１１８】
次に、上記選択方法は、上記第２領域の電圧をＯＮ・ＯＦＦさせることにより、測定領域３Ｂを第１の偏光または第２の偏光に選択するようにすればよい。すなわち、上記第２領域の電圧をＯＮとした時、測定領域３Ｂは第１の偏光のままである。一方、上記第２領域の電圧をＯＦＦとした時、測定領域３Ｂは第１の偏光から第２の偏光に変わる。このようにして、測定領域３Ｂを第１の偏光または第２の偏光に選択することができる。
【０１１９】
以上から明らかなように、上記液晶素子を用いて光ビーム３の選択（分割）を行う場合、上記λ／２板を用いる場合と比べて、測定領域３Ｂの第２の偏光と第１の偏光とを選択することによる光路ずれが起こらない。その結果、上記λ／２板を用いる場合に行う各種の補正が必要ないため、調整用ジグなどが必要なく、偏光方向選択素子５の小型化が可能である。
【０１２０】
次に、偏光方向選択素子５に入射する光ビーム３が第２の偏光のみの場合について、上述した偏光方向選択素子５に入射する光ビーム３が第１の偏光のみの場合と同様に、偏光方向選択素子５として上記λ／２板、または上記液晶素子を用いる場合について説明する。
【０１２１】
まず、偏光方向選択素子５として上記λ／２板を用いる場合の上記分割方法および上記測定方法を示す。
【０１２２】
上記分割方法は、２枚の上記λ／２板をプリズム７―金属膜８界面に対して入射側に設置し、光ビーム３全体を上記２枚のλ／２板に通過させ、一方の上記λ／２板（第１領域）を通過する光ビーム３をモニター領域３Ａ、他方の上記λ／２板（第２領域）を通過する光ビーム３を測定領域３Ｂとすることにより、光ビーム３を分割することができる。なお、上記選択方法は、他方の上記λ／２板を回転、もしくは抜き差しすることで、測定領域３Ｂを第１の偏光または第２の偏光に選択することができる。
【０１２３】
また、上記液晶素子を用いる場合は、偏光方向選択素子５に入射する光ビーム３がｓ偏光のみの場合と同様に行えばよく、上記液晶素子に印加する電圧がＯＮ、もしくはＯＦＦ時に第２の偏光を第１の偏光に変えて透過させるようにすればよい。
【０１２４】
以上のように、偏光方向選択素子５に入射する光ビーム３が第２の偏光のみの場合は、偏光方向選択素子５に上記液晶素子を用いるほうが、より簡単に光ビーム３の分割および選択を行うことができる。また、偏光方向選択素子５に光ビーム３が入射する前に、予め、光ビーム３を第１の偏光のみにしておいてもよい。
【０１２５】
最後に、偏光方向選択素子５に入射する光ビーム３が第１の偏光と第２の偏光とを含む場合について説明する。この場合は、偏光方向選択素子５として、上記λ／２板および上記液晶素子を採用できないため、偏光板や偏光子を用いる。
【０１２６】
上記分割方法および上記選択方法は、上述した偏光方向選択素子５に入射する光ビーム３が第２の偏光のみで、偏光方向選択素子５として上記λ／２板を用いる場合と同様に行えばよい。
【０１２７】
なお、この場合、光源２には、ＬＥＤなどの無偏光の光源を用いる。逆に、ＬＤなどの直線偏光の光源を用いる場合には、偏光方向の調整が必要ない。ただし、第１の偏光と第２の偏光との割合をあらかじめ測定し、真の反射率を算出するときに、算出回路１５によって補正するのが好ましい。また、この場合、偏光方向選択素子５をプリズム７―金属膜８界面に対して入射側または出射側の光ビーム３に設置することができる。
【０１２８】
以上、偏光方向選択素子５により、光ビーム３をモニター領域３Ａと、測定領域３Ｂとに分割する分割方法について、さらに、算出回路１５で真の反射率を求めるために、測定領域３Ｂを第２の偏光または第１の偏光に選択する選択方法について説明したが、上記の構成に限られるわけではない。
【０１２９】
また、上記各種の選択方法のように、測定領域３Ｂの選択を行うことで、試料の測定時以外は、光ビーム３が金属膜８に第１の偏光で入射することとなる。そのため、表面プラズモンが励起されず、試料に与える熱量が少なくなるため、試料を傷めにくい。
【０１３０】
さらに、上記各種の分割方法について、測定領域３Ｂが光ビーム３の強度分布の中心を含むように分割されることが好ましい。また、偏光方向選択素子５の設置について、偏光方向選択素子５の設置方法により、モニター領域３Ａと測定領域３Ｂとの間に遮光部分ができてもかまわない。
【０１３１】
次に、ＡＰＣモニター１１およびＡＰＣ回路部１３を用いて、光源２から出射される光ビーム３の強度を安定させる方法について、図６を用いて説明する。図６は、ＡＰＣ回路部１３を内蔵した光源駆動回路１４の回路図であり、点線部が、ＡＰＣ回路部１３である。
【０１３２】
ここでは、光源２の駆動電流が一定であるにもかかわらず、温度変化などにより、光源２から出射される光ビーム３の強度が低下した場合について説明する。なお、ＡＰＣ回路部１３は、光源２の上記駆動電流が使用者により設定されると、可変抵抗Ｒ１の抵抗値が決定され、ＡＰＣ回路部１３の目標値が定まる構成である。
【０１３３】
まず、光源２から出射された光ビーム３は、コリメートレンズ４で平行光とされ、偏光方向選択素子５にてモニター領域３Ａと測定領域３Ｂとに分割され、集光レンズ６、プリズム７を介して金属膜８へ入射する。そして、金属膜８で反射した光ビーム３のモニター領域３Ａの強度が、ＡＰＣモニター１１にて検出される。なお、上記温度変化により、モニター領域３Ａの強度が低下しているため、ＡＰＣモニター１１にて検出される強度も、上記目標値より低いものとなる。
【０１３４】
そして、ＡＰＣ回路部１３の差動増幅器により、ＡＰＣモニター１１のモニター領域３Ａの強度の検出値と上記目標値とを比較し、上記目標値との差が、光源駆動回路１４のトランジスタを介してフィードバックされ、上記目標値となるまで光源２の駆動電流が上げられ、光ビーム３の強度が補正される。なお、モニター領域３Ａの強度と上記目標値との差は１／１００以内に抑えられれば十分である。また、光源駆動回路１４の経時変化も、同様の方法で補正できる。
【０１３５】
このように、従来に比べ、少ない部品数で、温度や湿度変化のみならず、光源駆動回路１４の経時変化や光路の影響など、全ての要因に対応した光源２の補正を行うことができ、常に同じ強度の光ビーム３を金属膜８に入射することができる。なお、ＡＰＣ回路部１３が光源駆動回路１４より先に動作すると、光源２からの光ビーム３が、ＡＰＣモニター１１に入射していないため、ＡＰＣ回路部１３は、光源駆動回路１４に対して最高電圧で駆動する指令を送ってしまい、光源２に急に最高電圧がかかり、損傷してしまう。そのため、ＡＰＣ回路部１３は、光源駆動回路１４と同時、または後から動作することが好ましい。
【０１３６】
次に、光検出器１２および算出回路１５により、真の反射率が算出される算出方法について図７を用いて説明する。
【０１３７】
図７は、光検出器１２で検出される光ビーム３の測定領域３Ｂの反射光強度から１ラインを取り出し、その入射角依存性を示したグラフである。また、図７は、算出回路１５の算出結果も示している。なお、ここでは、偏光方向選択素子５はプリズム７―金属膜８界面に対して入射側に設けている。
【０１３８】
まず、第１の行程として、偏光方向選択素子５により、光検出器１２で検出される光ビーム３の反射光を第１の偏光とする。すなわち、測定領域３Ｂを第１の偏光とする。その強度分布は、図のａのように、ガウス分布となるが、レンズやプリズム７などの光学部品に付着したゴミなどで、不均一な強度分布となる。第１の偏光は、表面プラズモンを励起しないため、第１の偏光の反射光強度分布は、光ビーム３の強度分布そのものと考えられる。よって、これを基に、各入射角の入射光量を規格化することができる。また、別の測定時と比較して、ＡＰＣモニター１１により、光ビーム３の強度変動が起きていないことを確認することもできる。
【０１３９】
次に、第２の行程として、金属膜８表面に試料を載せ、偏光方向選択素子５により光検出器１２で検出される光ビーム３を第２の偏光とする。すなわち、測定領域３Ｂを第２の偏光とする。第２の偏光は、ある入射角で金属膜８表面に表面プラズモンを励起するため、図のｂのように、表面プラズモンの励起された角度で鋭い吸収が起きた強度分布が光検出器１２で検出される。なお、上記第１の行程と上記第２の行程とは、どちらを先に行ってもよい。
【０１４０】
最後に、第３の行程として、算出回路１５により、上記第１の行程の結果と上記第２の行程の結果とから反射率が最小となる光ビーム３の入射角やこの幅を求める。前述したＡＰＣモニター１１およびＡＰＣ回路部１３により、光源２から出射される光ビーム３の強度が補正されているため、第２の偏光と第１の偏光との測定時の入射強度が変わらない。よって、算出回路１５による算出は単純に、上記第１の行程の結果と上記第２の行程との比または差を取ればよい。この算出結果が、図のｃであり、図のａのガウス分布やゴミなどの不均一さを除くことができる。ただし、第２の偏光と第１の偏光との強度比が異なる場合は、これを補正することが好ましい。また、第２の偏光と第１の偏光とで透過する素子の数が違う場合などは、透過率などで補正すればよい。
【０１４１】
以上、算出回路１５により求められた上記入射角を用いて、試料の真の反射率を求めることができる。その結果、屈折率を求めることができ、物質の検知を行うことができる。また、規定物質の濃度を測定する場合には、予め、各濃度に対する上記入射角の関係を測定しておけば、濃度を容易に求めることができる。さらに、真の反射率から上記入射角を自動算出する構成としてもよい。
【０１４２】
なお、別途、金属膜８表面に試料を載せずに、光ビーム３を第２の偏光として測定し、上記算出結果と上記第１の行程の結果とから、試料がない場合の反射率強度分布が得られ、試料がある場合と比較する構成としてもよい。
【０１４３】
また、プリズム７―金属膜８界面に対して、反射側の光路に偏光方向選択素子５を設置してもよい。この場合、光ビーム３は、第２の偏光と第１の偏光とを含む場合のみである。上記第１の行程〜上記第３の行程は、上述したプリズム７―金属膜８界面に対して入射側の光路に偏光方向選択素子５を設置する場合と同様に行えばよい。
【０１４４】
上記の構成を有する表面プラズモンセンサー１は、光源２の温度変化や経時変化のみならず、光源駆動回路１４の温度変化などの従来の表面プラズモンセンサーでは対応できていなかった要因による光源２の強度変動にも対応することができる。また、モニター領域３Ａと測定領域３Ｂとが同じ光路を通るため、上記の要因に加え、光路上の影響にも対応可能である。また、従来に比べて、部品点数を少なくすることができ、低コストとすることができる。
【０１４５】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について、図１０を用いて説明すると以下の通りである。
【０１４６】
図１０は、本実施の形態２に係る表面プラズモンセンサー２の動作の概要を示している。なお、表面プラズモンセンサー２は、上記実施の形態１で示した表面プラズモンセンサー１と同様の構成であるため、以下、表面プラズモンセンサー１と異なる部分についてのみ説明する。
【０１４７】
表面プラズモンセンサー２は、偏光方向選択素子５（偏光方向選択手段）が、光ビーム３の全体の偏光方向を選択するように設置される（以下、表面プラズモンセンサー１の偏光方向選択素子５と差別化して、偏光方向選択素子５Ａと記載）。そして、表面プラズモンセンサー２は、試料の測定時には、光ビーム３を第２の偏光に選択し、ＡＰＣ回路部１３をＯＦＦとして、上記試料の測定を行い、光源２の強度の補正時には、上記測定の前後、または上記測定中の適当なタイミング（時間間隔）で、光ビーム３を第１の偏光とし、ＡＰＣ回路部１３をＯＮとして、光源２の強度を補正する構成である。
【０１４８】
偏光方向選択素子５Ａの制御は、操作回路を設けてもよいし、測定者が動かしてもよい。光源２の強度の補正方法、真の反射率の算出方法、および光ビーム３の偏光方向の選択は、上記実施の形態１と同様である。
【０１４９】
なお、光ビーム３を第１の偏光とする回数が多く、上記時間間隔が長いと、より正確に光源２の強度を補正できるが、測定データの欠落が多くなる。よって、上記試料の反応の時間変化を測定するのではなく、平衡状態になった結果を測定する場合に用いるのがよい。平衡状態であれば、光ビーム３を第１の偏光にしておき、光源２の強度が一定になった時点で偏光方向選択素子５Ａを制御し、光ビーム３を第２の偏光として測定すればよい。また、測定の前後で第１の偏光の強度を検出し、これらから測定時の強度を概算して補正してもよい。
【０１５０】
ＡＰＣモニター１１は、光検出器１２で代用でき、偏光方向選択素子５Ａは、プリズム７―金属膜８界面に対して、入射側に設置し、λ／２板や液晶素子を用いればよい。
【０１５１】
上記のような構成を有することで、表面プラズモンセンサー２は、光源２の温度変化および経時変化、光源駆動回路１４の温度変化、さらに光路上の影響など、あらゆる要因により生じていた光源２の強度変化および光強度の不均一分布の補正を低コストで行える。また、表面プラズモンセンサー１のように光ビーム３をモニター領域３Ａと測定領域３Ｂとに分ける必要がないため、その行程を省くことができる。
【０１５２】
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施形態について、図１１および図１２に基づいて説明すると以下の通りである。
【０１５３】
図１１は、本実施の形態３に係る表面プラズモンセンサー３の構成を示している。表面プラズモンセンサー３は、上記実施の形態２に係る表面プラズモンセンサー２の具体的な構成例である。なお、図１に示す表面プラズモンセンサー１の部材と同一の符号を付した部材は、特に説明しない限り同一の機能を有するものとし、その説明を省略する。また、光源２の強度の補正方法、真の反射率の算出方法、および光ビーム３の偏光方向の選択は、表面プラズモンセンサー１と同様であるため、省略する。
【０１５４】
ところで、表面プラズモンセンサー２は、以下に示すような問題を有している。具体的に説明すると、表面プラズモンセンサー２は、光ビーム３をモニター領域３Ａと測定領域３Ｂとに分割しないため、光ビーム３が第１の偏光の場合と第２の偏光の場合とを同時に作り出すことができない。このため、光ビーム３を第２の偏光としている間は、光源２の制御を行うことができないという問題を有していた。表面プラズモンセンサー３は、この問題を解決したものであり、すなわち、光ビーム３を第２の偏光としている間（試料の測定時）であっても、光源２の強度の補正を行うことができる。以下、詳細に説明する。
【０１５５】
図示のように、表面プラズモンセンサー３は、表面プラズモンセンサー１の構成に、メモリ２０（記憶手段）、制御回路２１（制御手段）、および操作回路２２を備えた構成である。
【０１５６】
偏光方向選択素子５Ａは、光ビーム３の全体の偏光方向を選択するように設置され、表面プラズモンセンサー１とは異なり、光ビーム３をモニター領域３Ａと測定領域３Ｂとに分割しない。光検出器１２は、プリズム７―金属膜８界面で反射した光ビーム３が第１の偏光の場合と、第２の偏光の場合との光強度分布を検出する。
【０１５７】
メモリ２０は、光検出器１２の検出結果を記憶するものであり、光検出器１２の全検出結果を記憶しておくものであってもよいし、光ビーム３が第１の偏光の場合の検出結果（第１の検出結果）のみを記憶しておくものであってもよい。
【０１５８】
制御回路２１は、光ビーム３が偏光方向選択素子５Ａによりどの偏光方向に選択されているかを判断し、第１の偏光の場合は、そのときの光検出器１２の第１の検出結果を、第２の偏光の場合は、メモリ２０に格納された光検出器１２の第１の検出結果を、ＡＰＣ回路部１３にそれぞれ入力する。なお、第２の偏光の場合において、光ビーム３がＡＰＣ回路部１３に入力する第１の検出結果は、直前に格納された検出結果を用いてもよいし、それまでに格納された検出結果の平均を用いてもよいし、それまでに格納された検出結果から傾向を出したものでもよい。
【０１５９】
また、制御回路２１は、光ビーム３の偏光方向を判断後、所定時間経過すると、現状の偏光方向から他の偏光方向を選択するように、操作回路２２または測定者へ指示を出してもよい。より具体的には、光ビーム３の偏光方向が第１の偏光であると判断した後、所定時間経過すると、第２の偏光を選択するように、操作回路２２または測定者へ指示を出してもよい。
【０１６０】
操作回路２２は、制御回路２１の指示に基づいて、偏光方向選択素子５Ａを制御するものである。操作回路２２は、必ず設ける必要はなく、設けない場合は、測定者に偏光方向選択素子５Ａを制御させればよい。この場合、例えば、制御回路２１は、測定者に偏光方向選択素子５Ａを制御させるための指示をモニタ１６に表示するように指示し、この表示によって、測定者に偏光方向選択素子５Ａを制御させる構成とすればよい。
【０１６１】
また、操作回路２２は、制御回路２１の指示を受けることなく、偏光方向選択素子５Ａを制御するものであってもよい。例えば、偏光方向選択素子５Ａを制御後、所定時間経過した後、偏光方向選択素子５Ａを再び制御するものであってもよい。測定者においても、同様である。
【０１６２】
次に、表面プラズモンセンサー３の動作を説明する。なお、ここでは、偏光方向選択素子５Ａが、初期状態として、光ビーム３を第１の偏光とするように制御されているとする。
【０１６３】
光源２から出射される光ビーム３は、コリメートレンズ４で平行光とされ、偏光方向選択素子５Ａへ入射する。該偏光方向選択素子５Ａにより、光ビーム３が第１の偏光に選択され、集光レンズ６により、様々な入射角を有し、プリズム７を介して金属膜８に入射する。
【０１６４】
その反射光は、レンズ９、１０を介して、光検出器１２へ集光される。制御回路２１は、光ビーム３が第１の偏光であると判断し、光検出器１２が検出した第１の検出結果をＡＰＣ回路部１３に入力させ、これにより光源２から出射される光ビーム３の強度を安定させる。そして、光検出器１２の第１の検出結果は、メモリ２０に格納される。
【０１６５】
その後、制御回路２１は、操作回路２２を制御し、光ビーム３を第２の偏光に選択させる。これにより、試料の測定が行われる。そして、制御回路２１は、光ビーム３が第２の偏光であると判断し、メモリ２０に格納された第１の検出結果をＡＰＣ回路部１３に入力し、光源２から出射される光ビーム３の強度を安定させる。
【０１６６】
次に、表面プラズモンセンサー３の構成および動作をより具体的に説明する。
【０１６７】
図１２は、本実施形態におけるＡＰＣ回路部１３（以下、ＡＰＣ回路部１３Ａと記載）の構成を示している。
【０１６８】
ＡＰＣ回路部１３Ａは、図示のように、ＡＰＣ回路部１３の構成に、スイッチＳＷを備えている。スイッチＳＷの端子ＳＷ１は、メモリ２０に接続され、端子スイッチＳＷ２は、光検出器１２に接続され、端子スイッチＳＷ３は、ＡＰＣ回路部１３Ａの差動増幅器に接続されている。スイッチＳＷは、制御回路２１により制御される。
【０１６９】
すなわち、上述の動作説明において、制御回路２１は、光ビーム３が第１の偏光であると判断した場合には、スイッチＳＷを制御し、端子ＳＷ２と端子ＳＷ３とを接続させ、ＡＰＣ回路部１３Ａを動作させる。また、制御回路２１は、光ビーム３が第２の偏光であると判断した場合には、スイッチＳＷを制御し、端子ＳＷ１と端子ＳＷ３とを接続させると共に、メモリ２０を制御して、記憶されている第１の検出結果をＡＰＣ回路部１３Ａに入力し、ＡＰＣ回路部１３Ａを動作させる。
【０１７０】
以上のような構成を有することにより、表面プラズモンセンサー３は、光源２の温度変化および経時変化、光源駆動回路１４の温度変化、さらに光路上の影響など、あらゆる要因により生じていた光源２の強度変化および光強度の不均一分布の補正を低コストで行える。また、表面プラズモンセンサー１のように光ビーム３をモニター領域３Ａと測定領域３Ｂとに分ける必要がないため、その分割行程を省くことができ、光ビーム３全体を測定領域とすることができる。さらに、表面プラズモンセンサー２とは異なり、試料の測定時であっても、光源２の強度の補正を行うことができ、より正確な試料の測定が可能である。
【０１７１】
なお、光ビーム３が第２の偏光である時間が長いと、光源２の正確な制御が行えないため、制御回路２１を、ある時間間隔ごとに第１の偏光と第２の偏光とを切り替える構成としてもよい。また、第２の偏光の場合に、ＡＰＣ回路部１３Ａを動作させずに、直前の電流・電圧値で光源駆動回路１４を駆動する構成としてもよい。また、メモリ２０は、表面プラズモンセンサー３に必ず設けられている必要はなく、後述のような記録媒体で代替可能である。また、表面プラズモンセンサー２は、表面プラズモンセンサー３の構成から、メモリ２０を除いた構成である。
【０１７２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれることはいうまでもない。
【０１７３】
〔参考例〕
次に、参考例として、上記実施の形態以外の表面プラズモンセンサー４１、５１、６１を示す。なお、上記表面プラズモンセンサー１で示した部材と同一の符号を付した部材は、特に説明しない限り同一の機能を有するものとし、その説明を省略する。
【０１７４】
図１３は、表面プラズモンセンサー４１の概略を示している。表面プラズモンセンサー４１は、光源２、コリメートレンズ４、光路分岐素子３１、ビームエキスパンダー３３、プリズム７、金属膜８、レンズ１０、レンズ３２、ＡＰＣモニター１１、光検出器１２、ＡＰＣ回路部１３、光源駆動回路１４、算出回路１５、モニター１６および回転ステージ３４、３５を備えている。なお、ＡＰＣ回路部１３は、光源駆動回路１４内に備えられている。
【０１７５】
光路分岐素子３１は、光源２から出射される光ビーム３の第２の偏光を透過して測定領域３Ｂ、第１の偏光を反射してモニター領域３Ａに分岐するためのものである。偏光ビームスプリッター（以下単に「ＰＢＳ」という）やハーフミラーでよい。なお、光ビーム３の偏光方向が、第２の偏光である場合、ハーフミラーを用いればよいし、第２の偏光と第１の偏光とを含む場合、ＰＢＳを用いればよい。上記光ビーム３の第２の偏光または第１の偏光とは、プリズム７―金属膜８界面に対しての第２の偏光または第１の偏光ということである。
【０１７６】
ビームエキスパンダー３３は、光ビーム３のビーム径ｒを縮小し、かつ平行光にすることにより、光ビーム３が金属膜８へほぼ単一の入射角で入射するためのものである。プリズム７の光路面が平面のみであれば、ビームエキスパンダー３３はなくてもよいが、プリズム７が図示のように反円柱型など、光路内に曲面を持つ場合は、ビームエキスパンダー３３により上記ビーム径ｒをプリズム７の半径Ｒより十分小さくすることが好ましい。その理由は、上記ビーム径ｒが大きすぎると、プリズム７の入射面での屈折角の幅が広くなる。その結果、金属膜８への入射角が幅を持つことになり、表面プラズモンセンサー４１の分解能を悪化させてしまうからである。
【０１７７】
また、ビームエキスパンダー３３は、通常、図１３のように凹レンズと凸レンズの２枚組のレンズからなる。これらのレンズは、平凸レンズなどの全方位を集光するレンズを使用してもよいし、シリンドリカルレンズのような、一方向のみ集光するレンズでもよい。全方位を集光するレンズの場合は、照射面積を小さくすることができ、局所的な情報を得ることができる。一方向のみ集光するレンズの場合は、集光しない方向はもとのビームサイズのままであるから、照射面積を大きくでき、全体的な情報を得ることができる。
【０１７８】
レンズ３２は、ＡＰＣモニター１１に光ビーム３のモニター領域３Ａを集光させるためのものである。
【０１７９】
回転ステージ３４は、光ビーム３を金属膜８に対して様々な入射角で入射させるためのものである。
【０１８０】
回転ステージ３５は、回転ステージ３４において、様々な入射角で入射した光ビーム３の反射光を検出するために、反射光を検出できる位置に検出器１２を回転させるためのものである。
【０１８１】
次に、表面プラズモンセンサー４１の動作の流れについて説明する。
【０１８２】
まず、光源２から出射される光ビーム３は、コリメートレンズ４で平行光とされ、光路分岐素子３１へ入射する。該光路分岐素子３１により、第２の偏光のみの測定領域３Ｂと、第１の偏光のみのモニター領域３Ａとに分岐される。測定領域３Ｂは、ビームエキスパンダー３３にて平行光のままビーム径が縮小され、プリズム７を介して、金属膜８に入射し、その反射光は、レンズ１０にて光検出器１２に集光され、測定領域３Ｂの強度が検出される。一方、モニター領域３Ａは、レンズ３２でＡＰＣモニター１１に集光され、ＡＰＣモニター１１は、モニター領域３Ａの強度分布を検出し、その検出結果に基づいて、ＡＰＣ回路部１３が、光源２から出射される光ビーム３の強度を安定させる。なお、回転ステージ３４にて、光源２からビームエキスパンダー３３までの光学系全体を、光ビーム３の金属膜８への照射位置を中心に回転させることにより、様々な入射角で光ビーム３を金属膜８へ入射させている。これに伴い、上記様々な入射角で入射する光ビーム３を検出するために、レンズ１０および光検出器１２を、回転ステージ３５にて回転ステージ３４に対称に回転させている。上記入射角の範囲は、少なくとも金属膜８に試料が接している場合に表面プラズモンが励起されるように決定する必要がある。さらに、光ビーム３が全反射するような範囲にすることが好ましい。なお、試料は、実施の形態１で述べたものと同様である。なお、プリズム７―金属膜８界面に対して、入射側に光路分岐素子５、ＡＰＣモニター１１、ＡＰＣ回路部１３がある場合について説明したが、これらをプリズム７―金属膜８界面に対して、反射側に設置してもよい。また、光源２の強度の補正方法や、真の反射率の算出方法は、表面プラズモンセンサー１と同様であるため、ここでは省略する。
【０１８３】
次に、表面プラズモンセンサー５１および６１について示す。
【０１８４】
図１４は、表面プラズモンセンサー５１の概略を示しており、図１５は、表面プラズモンセンサー６１の概略を示している。
【０１８５】
表面プラズモンセンサー５１は、光源２、コリメートレンズ４、偏光方向調整素子３６、光路分岐素子３１、偏光方向選択素子５、集光レンズ６、プリズム７、金属膜８、レンズ１０、レンズ９、レンズ１０、ＡＰＣモニター１１、光検出器１２、ＡＰＣ回路部１３、光源駆動回路１４、算出回路１５、およびモニター１６を備えている。なお、ＡＰＣ回路部１３は、光源駆動回路１４内に備えられている。また、表面プラズモンセンサー６１は、表面プラズモンセンサー５１の構成から偏光方向調整素子３６を用いない構成である。
【０１８６】
偏光方向調整素子３６は、光源２から出射される光ビーム３のプリズム７―金属８界面に対する偏光方向を調整するためのものであり、λ／２板、λ／４板、偏光板、偏光子などを用いればよい。
【０１８７】
表面プラズモンセンサー６１は、偏光方向調整素子３６を用いずに、光源２の取り付け回転角によって偏光方向を調整している。すなわち、光源２を、光源２から出射される光ビーム３の光軸を法線とする面内で、光軸を中心に回転させることで、光ビーム３の偏光方向が回転し、プリズム―７金属膜８界面に対する偏光方向を調整している。
【０１８８】
次に、表面プラズモンセンサー５１の動作の流れを示す。
【０１８９】
まず、光源２から出射される光ビーム３は、コリメートレンズ４で平行光とされ、偏光方向調整素子３６にて、偏光方向が調整され、光路分岐素子３１へ入射する。該光路分岐素子３１により、第２の偏光のみの測定領域３Ｂと、第１の偏光のみのモニター領域３Ａとに分岐される。測定領域３Ｂは、偏光方向選択素子５にて、第１の偏光または第２の偏光に選択され、集光レンズ６で様々な入射角を有し、プリズム７を介して、金属膜８に入射する。その反射光は、レンズ９、１０にて光検出器１２に集光され、測定領域３Ｂの強度が検出される。一方、モニター領域３Ａは、レンズ３２でＡＰＣモニター１１に集光され、ＡＰＣモニター１１は、モニター領域３Ａの強度分布を検出し、その検出結果に基づいて、ＡＰＣ回路部１３が、光源２から出射される光ビーム３の強度を安定させる。なお、表面プラズモンセンサー６１の動作は、偏光方向調整素子３６を用いない以外は、表面プラズモンセンサー５１の動作と同様であるので、ここでは省略する。
【０１９０】
以上、光路分岐素子３１、ＡＰＣモニター１１、ＡＰＣ回路部１３がプリズム７―金属膜８界面に対して、入射側にある場合について説明したが、これらをプリズム７―金属膜８界面に対して、反射側に設置してもよい。
【０１９１】
次に、光源２、偏光方向調整素子３６、光路分岐素子３１、偏光方向選択素子５の組み合わせについて、５つに場合分けして、それぞれ詳細な動作説明を行う。
【０１９２】
まず、表面プラズモンセンサー５１の光源２が、半導体レーザのような偏光方向が１方向であるものを用いる場合について説明する。
【０１９３】
偏光方向調整素子３６は、λ／２板またはλ／４板を用い、第２の偏光と第１の偏光との両方を含むような偏光方向に調整する。第２の偏光と第１の偏光との比率は偏光方向調整素子３６を回転させることで調整できるため、調整機構を設けておけば、組み立てたあとでも調整できる。
【０１９４】
光路分岐素子３１はＰＢＳを用い、第２の偏光と第１の偏光とのいずれかが、分岐面に対する第２の偏光と第１の偏光とのいずれかに対応するように設置することで、偏光方向選択素子５に入射する光が第２の偏光または第１の偏光のいずれかの偏光方向であるようにするのが好ましい。なお、偏光方向選択素子５による第２の偏光と第１の偏光との選択は、実施の形態１で記載したのと同様であるため、省略する。
【０１９５】
また、上記半導体レーザのように発振閾値がある場合、入射光および励起された表面プラズモンの熱により試料が傷むなどの理由で、光源２の出射強度をレーザ発振しない程度にまで下げたい場合は、偏光方向調整素子３６の調整により、第２の偏光の光量を減らすことができる。このとき、ＡＰＣ回路部１３のフィードバックゲインを調整する必要がある。具体的には、図６に示すＡＰＣ回路部１３の可変抵抗部または差動増幅器のゲインを調整すればよい。
【０１９６】
このような構成では、偏光方向調整素子３６、光路分岐素子３１、偏光方向選択素子５をプリズム７―金属膜８界面に対して、反射側に設置してもよい。また、光路分岐素子３１と偏光方向選択素子５、または偏光方向選択素子５のみを上記反射側に設置してもよい。プリズム７―金属膜８界面に対して、入射側に設置する場合は、上記反射側に設置する場合と比べて、光ビーム３が第１の偏光のみで入射する場合を設けることができる。そのため、表面プラズモンが励起されず、試料に与える熱量が少なくてすみ、試料を傷めにくい。なお、上記反射側に設置する場合は、どちらの偏光方向で測定しているときも、金属膜８に照射される光量は同じであり、同じ熱量が加わった状態の測定結果が得られるという効果もある。
【０１９７】
次に、表面プラズモンセンサー５１の光源１が、発光ダイオードのような偏光方向が多方向であるものを用いる場合について説明する。偏光方向調整素子３６は、例えば偏光板もしくは偏光子を用い、偏光方向を１方向とする。このとき第２の偏光と第１の偏光との両方を含むようにする。第２の偏光と第１の偏光との比率は偏光方向調整素子３６である偏光板・偏光子を回転させることで調整できる。他の構成・動作は、表面プラズモンセンサー５１の光源１が、半導体レーザの場合と同様である。
【０１９８】
次に、表面プラズモンセンサー６１の光源２が、半導体レーザのような偏光方向が１方向であるものを用いる場合について説明する。表面プラズモンセンサー５１の場合と異なるのは、偏光方向調整素子３６を用いず、光源２の設置方法により光路分岐素子３１に対して第２の偏光と第１の偏光との両方を含むようにする点である。すなわち、光源２を、光源２から出射される光ビーム３の光軸を法線とする面内で、光軸を中心に回転させることで、光ビーム３の偏光方向を回転し、第２の偏光と第１の偏光との両方を含むようにする。偏光方向調整素子３６を用いないため、素子のコスト、および素子の調整行程を省くことができる。他の動作は表面プラズモンセンサー５１の場合と同様である。この構成では、光路分岐素子３１と偏光方向選択素子５、または偏光方向選択素子５のみを上記反射側に設置してもよい。上記入射側に設置する場合は、上記反射側に設置する場合と比べて、光ビーム３が第１の偏光のみで入射する場合を設けることができる。そのため、表面プラズモンが励起されず、試料に与える熱量が少なくてすみ、試料を傷めにくい。なお、上記反射側に設置する場合は、どちらの偏光方向で測定しているときも、金属膜８に照射される光量は同じであり、同じ熱量が加わった状態の測定結果が得られるという効果もある。
【０１９９】
また、表面プラズモンセンサー６１の光源２が、半導体レーザのような偏光方向が１方向であるものを用いる場合で、光路分岐素子３１をハーフミラーとする場合について説明する。この場合、光源２の偏光方向はどのような場合でもよい。よって、偏光方向調整素子３６を用いず、さらに光源２の偏光方向の調整も必要ないため、偏光方向調整素子３６のコストを削減できるとともに、光源２および偏光方向調整素子３６の調整行程を省くことができる。モニター領域３Ａと測定領域３Ｂとの分割は、光路分岐素子３１として、ＰＢＳを用いる場合と同様で、ハーフミラーにより反射された光ビーム３をモニター領域３Ａ、上記ハーフミラーを透過した光ビーム３を測定領域３Ｂとする。この構成では、偏光方向選択素子５は、上記反射側に設置することもできる。上記入射側に設置する場合は、上記反射側に設置する場合と比べて、光ビーム３が第１の偏光のみで入射する場合を設けることができる。そのため、表面プラズモンが励起されず、試料に与える熱量が少なくてすみ、試料を傷めにくい。なお、上記反射側に設置する場合は、どちらの偏光方向で測定しているときも、金属膜８に照射される光量は同じであり、同じ熱量が加わった状態の測定結果が得られるという効果もある。
【０２００】
最後に、表面プラズモンセンサー６１の光源２が、発光ダイオードのような偏光方向が多方向であるものを用いる場合も、上記と同様になる。
【０２０１】
なお、上記の構成は、構成例のうちのいくつかを代表して挙げたものであり、上記の構成に限られるわけではない。
【０２０２】
表面プラズモンセンサー４１、５１、６１は、上記のように、モニター領域３Ａと測定領域３Ｂとが、同じ光路を通らないため、光路上の影響には対応できていないという問題が存在していた。また、表面プラズモンセンサー１と比較して、部品点数が多いため、コストがかかるという問題も生じていた。
【０２０３】
本実施の形態に係る表面プラズモンセンサー１は、表面プラズモンセンサー４１、５１、６１と比較して、表面プラズモンセンサー４１、５１、６１が有する上記問題を解決した構成であり、その性能が優れていることは言うまでもない。
【０２０４】
最後に、上記表面プラズモンセンサーの算出回路１５および制御回路２１は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【０２０５】
すなわち、上記表面プラズモンセンサーは、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである上記表面プラズモンセンサーの算出回路１５および制御回路２１の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記表面プラズモンセンサーに供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
【０２０６】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。なお、上述のように、上記実施の形態３におけるメモリ２０は、上述のような記録媒体で構成することができる。
【０２０７】
また、上記表面プラズモンセンサーを通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【産業上の利用可能性】
【０２０８】
本発明の表面プラズモンセンサーは、現在利用されているバイオセンサーなど物質のセンシングに好適に使用できる。また、ギャップセンサーにも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２０９】
【図１】一実施形態に係る表面プラズモンセンサーの概略構成を示す図である。
【図２】偏光方向選択素子を回転させて偏光方向を選択する場合の、上記偏光方向選択素子の設置例を示す図である。
【図３】偏光方向選択素子を回転させて偏光方向を選択する場合の、上記偏光方向選択素子の設置例を示す図である。
【図４】偏光方向選択素子を抜き差しして偏光方向を選択する場合の、上記偏光方向選択素子の設置例を示す図である。
【図５】偏光方向選択素子を抜き差しして偏光方向を選択する場合の、上記偏光方向選択素子の設置例を示す図である。
【図６】光源駆動回路に含まれるＡＰＣ回路部の概略を示す図である。
【図７】上記実施の形態に係る表面プラズモンセンサーによる試料の測定結果を示すグラフである。
【図８】上記試料が固体もしくは液滴である場合を示す図である。
【図９】上記試料が液体である場合を示す図である。
【図１０】他の実施の形態に係る表面プラズモンセンサーの動作の概要を示す図である。
【図１１】他の実施の形態に係る表面プラズモンセンサーの概略構成を示す図である。
【図１２】図１１に示す表面プラズモンセンサーが備えるＡＰＣ回路部の概略を示す図である。
【図１３】参考例としての表面プラズモンセンサーの概略構成を示す図である。
【図１４】参考例としての表面プラズモンセンサーの概略構成を示す図である。
【図１５】参考例としての表面プラズモンセンサーの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【０２１０】
１、２、３  表面プラズモンセンサー
２          光源
３          光ビーム
３Ａ        モニター領域
３Ｂ        測定領域
５、５Ａ    偏光方向選択素子（分割手段、偏光方向選択手段）
７          プリズム（基板）
８          金属膜
１１        ＡＰＣモニター（検出手段）
１２        光検出器（検出手段）
１４        光源駆動回路
１５        算出回路（算出手段）
２０        メモリ（記憶手段）
２１        制御回路（制御手段）
【図１】
2007093588.tif 000003
【図２】
2007093588.tif 000004
【図３】
2007093588.tif 000005
【図４】
2007093588.tif 000006
【図５】
2007093588.tif 000007
【図６】
2007093588.tif 000008
【図７】
2007093588.tif 000009
【図８】
2007093588.tif 000010
【図９】
2007093588.tif 000011
【図１０】
2007093588.tif 000012
【図１１】
2007093588.tif 000013
【図１２】
2007093588.tif 000014
【図１３】
2007093588.tif 000015
【図１４】
2007093588.tif 000016
【図１５】
2007093588.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月29日(2007.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを出射する光源と、
上記光源の強度を制御して、上記光源を駆動する光源駆動回路と、
基板上に成膜された金属膜と、
上記光ビームの各入射角に対する上記金属膜からの反射光を検出する検出手段とを備えた表面プラズモンセンサーであって、
上記光ビームを、両領域が同一光路を通るモニター領域と測定領域とに分割する分割手段を備え、
上記モニター領域の光ビームは、偏光方向が第１の偏光であり、上記測定領域の光ビームは、偏光方向が第２の偏光であり、
上記検出手段は、上記金属膜で反射した上記モニター領域の光強度を第１の検出結果として検出すると共に、上記金属膜で反射した上記測定領域の光強度を第２の検出結果として検出し、
上記光源駆動回路は、上記第１の検出結果に基づいて、上記光源の強度を制御することを特徴とする表面プラズモンセンサー。
【請求項２】
上記金属膜は、他の金属膜と差し替え可能であることを特徴とする請求項１に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項３】
上記分割手段による分割は、上記第１の偏光の光ビームを、部分的に上記分割手段に通過させ、上記分割手段を通過しない上記光ビームの部分を上記モニター領域、上記分割手段を通過する上記光ビームの部分を第１の偏光から第２の偏光に変えて上記測定領域とすることを特徴とする請求項１または２に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項４】
上記分割手段による分割は、上記第１の偏光の光ビームを、上記分割手段に通過させ、上記分割手段内の第１領域を通過する上記光ビームの部分を上記モニター領域、上記分割手段内の第２領域を通過する上記光ビームの部分を第１の偏光から第２の偏光に変えて上記測定領域とすることを特徴とする請求項１または２に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項５】
上記分割手段による分割は、上記第２の偏光の光ビームを、上記分割手段に通過させ、上記分割手段内の第１領域を通過する上記光ビームの部分を第２の偏光から第１の偏光に変えて上記モニター領域とし、上記分割手段内の第２領域を通過する上記光ビームの部分を上記測定領域とすることを特徴とする請求項１または２に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項６】
上記分割手段による分割は、上記第１の偏光および第２の偏光を含む光ビームを、上記分割手段に通過させ、上記分割手段内の第１領域を通過する上記光ビームの部分を、第１の偏光に偏光させて上記モニター領域とし、上記分割手段内の第２領域を通過する上記光ビームの部分を、第２の偏光に偏光させて上記測定領域とすることを特徴とする請求項１または２に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項７】
上記分割手段を、上記光ビームの平行光内に設置することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項８】
上記分割手段を、上記金属膜に対して入射側の光路に設置することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項９】
上記測定領域は、上記光ビームの第２の偏光の方向に平行な方向の直径を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項１０】
光ビームを出射する光源と、
上記光源の強度を制御して、上記光源を駆動する光源駆動回路と、
基板上に成膜された金属膜と、
上記光ビームの各入射角に対する上記金属膜からの反射光を検出する検出手段とを備えた表面プラズモンセンサーであって、
上記光ビームを、両領域が同一光路を通る、第１の偏光のモニター領域と偏光方向が選択可能な測定領域とに分割するとともに、上記測定領域の上記光ビームの偏光方向を、第１の偏光もしくは第２の偏光とする偏光方向選択手段と、
上記測定領域の第２の偏光の反射光強度と、第１の偏光の反射光強度とから、上記第２の偏光の真の反射率を算出する算出手段とを備え、
上記検出手段は、上記金属膜で反射した上記モニター領域の光強度を第１の検出結果として検出すると共に、上記金属膜で反射した上記測定領域の光強度を第２の検出結果として検出し、
上記光源駆動回路は、上記第１の検出結果に基づいて、上記光源の強度を制御することを特徴とする表面プラズモンセンサー。
【請求項１１】
上記算出手段は、上記測定領域の第２の偏光の反射光強度と、第１の偏光の反射光強度とを比較することにより、上記反射率の算出を行うことを特徴とする請求項１０に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項１２】
上記算出手段は、上記測定領域の第２の偏光の反射光強度と、第１の偏光の反射光強度との比または差を取ることにより、上記反射率の算出を行うことを特徴とする請求項１０または１１に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項１３】
上記偏光方向選択手段に入射する上記光ビームが直線偏光であり、上記偏光方向選択手段としてλ／２板を用い、上記λ／２板を回転、もしくは上記λ／２板を抜き差しすることにより、上記偏光方向の選択を行うことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項１４】
上記偏光方向選択手段に入射する上記光ビームが直線偏光であり、上記偏光方向選択手段として液晶素子を用い、上記液晶素子に与える電圧を調整することにより、上記偏光方向の選択を行うことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項１５】
上記偏光方向選択手段に入射する上記光ビームが上記第１および第２の偏光を含み、上記偏光方向選択手段として偏光板または偏光子を用い、上記偏光板または上記偏光子を回転させることにより、上記偏光方向の選択を行うことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の表面プラズモンセンサー。
【請求項１６】
上記光ビームが上記第１の偏光であり、上記偏光方向選択手段を、上記入射側の上記測定領域にのみ設置することにより、偏光方向の選択を行うことを特徴とする請求項１３または１４に記載の表面プラズモンセンサー。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記課題を解決するために、光ビームを出射する光源と、上記光源の強度を制御して、上記光源を駆動する光源駆動回路と、基板上に成膜された金属膜と、上記光ビームの各入射角に対する上記金属膜からの反射光を検出する検出手段とを備えた表面プラズモンセンサーであって、上記光ビームを、両領域が同一光路を通るモニター領域と測定領域とに分割する分割手段を備え、上記モニター領域の光ビームは、偏光方向が第１の偏光であり、上記測定領域の光ビームは、偏光方向が第２の偏光であり、上記検出手段は、上記金属膜で反射した上記モニター領域の光強度を第１の検出結果として検出すると共に、上記金属膜で反射した上記測定領域の光強度を第２の検出結果として検出し、上記光源駆動回路は、上記第１の検出結果に基づいて、上記光源の強度を制御することを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
そこで、本発明に係る表面プラズモンセンサーは、上記課題を解決するために、光ビームを出射する光源と、上記光源の強度を制御して、上記光源を駆動する光源駆動回路と、基板上に成膜された金属膜と、上記光ビームの各入射角に対する上記金属膜からの反射光を検出する検出手段とを備えた表面プラズモンセンサーであって、上記光ビームを、両領域が同一光路を通る、第１の偏光のモニター領域と偏光方向が選択可能な測定領域とに分割するとともに、上記測定領域の上記光ビームの偏光方向を、第１の偏光もしくは第２の偏光とする偏光方向選択手段と、上記測定領域の第２の偏光の反射光強度と、第１の偏光の反射光強度とから、上記第２の偏光の真の反射率を算出する算出手段とを備え、上記検出手段は、上記金属膜で反射した上記モニター領域の光強度を第１の検出結果として検出すると共に、上記金属膜で反射した上記測定領域の光強度を第２の検出結果として検出し、上記光源駆動回路は、上記第１の検出結果に基づいて、上記光源の強度を制御することを特徴としている。