(57)【要約】      （修正有）【課題】検査対象上の試料の読取時間の短縮を図る。【解決手段】バイオチップ読取装置１０は、ｍ行×ｎ列に配列された複数の面発光型半導体レーザ素子が形成された基板を有する励起光源１２と、面発光型半導体レーザ素子を駆動する駆動手段と、励起光が照射されたとき蛍光を発する蛍光標識がつけられた試料が平面的に複数配されたバイオチップＢＣを支持するステージ１８と、面発光型半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を励起光としてバイオチップに照射させる光学系１４、１６と、試料から発せられた蛍光を電気信号に変換するＣＣＤ等の受光素子２４とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｍ行×ｎ列（ｍ、ｎは、自然数、但し、ｍが１のとき、ｎは２以上であり、ｎが１のとき、ｍは２以上である）に配列された複数の面発光型半導体レーザ素子が形成された基板を有する光源と、
前記面発光型半導体レーザ素子を駆動する駆動手段と、
励起光が照射されたとき蛍光を発する蛍光標識がつけられた試料が平面的に複数配された検査対象を支持する支持手段と、
前記面発光型半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を励起光として前記検査対象に照射させる光学系と、
前記試料から発せられた蛍光を電気信号に変換する光電変換手段と、
を有する試料読取装置。
【請求項２】
試料読取装置はさらに、前記面発光型半導体レーザ素子から出射されたレーザ光で前記検査対象上の試料を走査する走査手段を含む、請求項１に記載の試料読取装置。
【請求項３】
ｍ行×ｎ列の面発光型半導体レーザ素子が一括点灯されるように前記駆動手段により駆動されたとき、前記走査手段は、ｍ行×ｎ列の発光点を有するレーザ光で前記検査対象上の試料を走査する、請求項１または２に記載の試料読取装置。
【請求項４】
前記検査対象上の試料がｐ行×ｑ列で配列され、ｍ≧ｑであるとき、前記走査手段は、ｍ行×ｎ列の発光点をｐ方向に走査する、請求項１ないし３いずれか１つに記載の試料読取装置。
【請求項５】
前記検査対象上の試料がｐ行×ｑ列で配列され、ｎ≧ｐであるとき、前記走査手段は、ｍ行×ｎ列の発光点をｑ方向に走査する、請求項１ないし３いずれか１つに記載の試料読取装置。
【請求項６】
前記走査手段は、前記面発光型半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を入射する回転光学系を含み、前記回転光学系によりレーザ光を反射させることで前記検査対象上の試料が走査される、請求項１ないし５いずれか１つに記載の試料読取装置。
【請求項７】
前記光学系は、前記光源と前記回転光学系との間に配されたコリメートレンズと、前記回転光学系から反射された光を入射するｆθレンズとを含む、請求項６に記載の試料読取装置。
【請求項８】
前記走査手段は、前記支持手段をその平面内で移動させる移動機構を含み、前記支持手段を移動させることで前記検査対象上の試料をレーザ光により走査させる、請求項１ないし５いずれか１つに記載の試料読取装置。
【請求項９】
前記光源の基板は、前記検査対象の基板と平行になるように配置され、前記走査手段は、前記光源の基板または前記検査対象の基板のいずれか一方を移動させる、請求項１ないし５いずれか１つに記載の試料読取装置。
【請求項１０】
前記回転光学系は、ポリゴンミラーである、請求項６に記載の試料読取装置。
【請求項１１】
前記走査手段は、光を反射しかつ回転可能なミラーが平面的に配列されたディジタル・ミラー・デバイスである、請求項６に記載の試料読取装置。
【請求項１２】
前記光電変換手段は、前記検査対象上の試料の２次元画像を撮像する撮像素子を含む、請求項１ないし１１いずれか１つに記載の試料読取装置。
【請求項１３】
前記検査対象は、バイオチップである、請求項１ないし１２いずれか１つに記載の試料読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遺伝子等の生体解析を行う場合、バイオチップが利用される。バイオチップは、ＤＮＡ、たんぱく質などのバイオ分子や、これらを有する細胞などの試料（サンプル）を基板上に多数固定したものであり、それぞれＤＮＡチップ、たんぱく質チップ、細胞チップなどと呼ばれている。遺伝子解析において代表的なＤＮＡチップ（遺伝子チップ）は、基板上に、数千ないし数万のプローブ用ＤＮＡ（一本鎖）を作製し、プローブ用ＤＮＡに結合するＤＮＡを蛍光色素などで標識する。このＤＮＡチップに励起光を照射することで、蛍光色素から発せられた蛍光パターンを読取り、ＤＮＡの解析が行われる。
【０００３】
バイオチップ上の蛍光標識を励起するための励起光として、レーザ光を光源とするバイオチップ読取装置が知られている。こうしたバイオチップ読取装置では、光源から発せられたレーザ光を光学系を介してバイオチップ上の所定のセル位置に照射させ、バイオチップから発せられた蛍光を光学系を介して集光させ、集光された光をＣＣＤ等の光検出部で検出させている。あるバイオチップ読取装置では、光源とバイオチップの間に、モータによって回転されるマイクロレンズアレイを介在させ、マイクロレンズアレイで絞られた励起光ビームでバイオチップ上を走査させ、光の利用効率を高めている（特許文献１、特許文献２）。また、短時間で多数の試料を測定しかつ安価なバイオセンサを提供するため、基板の一方の面上に複数の試料を取り付け、基板の他方の面上に発光素子と受光素子と取り付けたものもある（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８１３５１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３９３５０号公報
【特許文献３】特開２００５−７７２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、試料の検査時間の短縮を図る試料読取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】
請求項１は、ｍ行×ｎ列（ｍ、ｎは、自然数、但し、ｍが１のとき、ｎは２以上であり、ｎが１のとき、ｍは２以上である）に配列された複数の面発光型半導体レーザ素子が形成された基板を有する光源と、前記面発光型半導体レーザ素子を駆動する駆動手段と、励起光が照射されたとき蛍光を発する蛍光標識がつけられた試料が平面的に複数配された検査対象を支持する支持手段と、前記面発光型半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を励起光として前記検査対象に照射させる光学系と、前記試料から発せられた蛍光を電気信号に変換する光電変換手段と、を有する試料読取装置。
請求項２は、試料読取装置はさらに、前記面発光型半導体レーザ素子から出射されたレーザ光で前記検査対象上の試料を走査する走査手段を含む、請求項１に記載の試料読取装置。
請求項３は、ｍ行×ｎ列の面発光型半導体レーザ素子が一括点灯されるように前記駆動手段により駆動されたとき、前記走査手段は、ｍ行×ｎ列の発光点を有するレーザ光で前記検査対象上の試料を走査する、請求項１または２に記載の試料読取装置。
請求項４は、前記検査対象上の試料がｐ行×ｑ列で配列され、ｍ≧ｑであるとき、前記走査手段は、ｍ行×ｎ列の発光点をｐ方向に走査する、請求項１ないし３いずれか１つに記載の試料読取装置。
請求項５は、前記検査対象上の試料がｐ行×ｑ列で配列され、ｎ≧ｐであるとき、前記走査手段は、ｍ行×ｎ列の発光点をｑ方向に走査する、請求項１ないし３いずれか１つに記載の試料読取装置。
請求項６は、前記走査手段は、前記面発光型半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を入射する回転光学系を含み、前記回転光学系によりレーザ光を反射させることで前記検査対象上の試料が走査される、請求項１ないし５いずれか１つに記載の試料読取装置。
請求項７は、前記光学系は、前記光源と前記回転光学系との間に配されたコリメートレンズと、前記回転光学系から反射された光を入射するｆθレンズとを含む、請求項６に記載の試料読取装置。
請求項８は、前記走査手段は、前記支持手段をその平面内で移動させる移動機構を含み、前記支持手段を移動させることで前記検査対象上の試料をレーザ光により走査させる、請求項１ないし５いずれか１つに記載の試料読取装置。
請求項９は、前記光源の基板は、前記検査対象の基板と平行になるように配置され、前記走査手段は、前記光源の基板または前記検査対象の基板のいずれか一方を移動させる、請求項１ないし５いずれか１つに記載の試料読取装置。
請求項１０は、前記回転光学系は、ポリゴンミラーである、請求項６に記載の試料読取装置。
請求項１１は、前記走査手段は、光を反射しかつ回転可能なミラーが平面的に配列されたディジタル・ミラー・デバイスである、請求項６に記載の試料読取装置。
請求項１２は、前記光電変換手段は、前記検査対象上の試料の２次元画像を撮像する撮像素子を含む、請求項１ないし１１いずれか１つに記載の試料読取装置。
請求項１３は、前記検査対象は、バイオチップである、請求項１ないし１２いずれか１つに記載の試料読取装置。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１、３によれば、単一の面発光型半導体レーザ素子を光源にする場合と比較して、試料の読取時間を短縮することができる。
請求項２、８によれば、ｍ×ｎ個の発光点よりも数の多い試料を読取ることができる。
請求項４、５によれば、走査時間を短縮することができる。
請求項６、７、１０、１１によれば、検査対象を移動させるよりも、試料読取装置をコンパクトにすることができる。
請求項９によれば、試料読取装置をコンパクトにすることができる。
請求項１２によれば、試料の蛍光パターンを撮像することができる。
請求項１３によれば、ＤＮＡ等の解析のための時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施例に係るバイオチップ読取装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明のバイオチップ読取装置に用いられるＶＣＳＥＬアレイの一例を示す平面図である。
【図３】ＶＣＳＥＬアレイを構成するＶＣＳＥＬ素子の典型的な断面図である。
【図４】バイオチップを搭載するステージを移動することで走査を行う例を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係るバイオチップ読取装置の概略構成を示す図である。
【図６】ディジタル・ミラー・デバイスの一例を示す平面図である。
【図７】本発明の第３の実施例に係るバイオチップ読取装置の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施例に係るバイオチップ読取装置の概略構成を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施例に係るバイオチップ読取装置の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の第６の実施例に係るバイオチップ読取装置の概略構成を示す図である。
【図１１】本発明の第７の実施例に係るバイオチップ読取装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
バイオチップ読取装置の光源にとして、ランプなども用いることはできるが、蛍光標識を励起するためには、特定の波長をカットするためのフィルタなどの光学系が必要となり、コストアップとなる。また、蛍光標識を励起するためにはある程度の光出力が必要であるため、光源にはレーザ光が用いられる。
【００１０】
また、バイオチップ上に固定されるセルは、ピッチが数ミクロン〜十数ミクロンで、かつ数万個程度以上配置されることがある。このようにセルが狭ピッチで多数配列されたバイオチップを１本のレーザ光またはレーザビームを用いて走査することは、検査時間の長大化につながる。本発明では、バイオチップのセルのピッチに近い間隔で２次元的または線形に素子を配列することができるレーザアレイを用いる。このようなレーザアレイとしては、面発光型半導体レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：以下では、ＶＣＳＥＬと呼ぶ）が適している。
【００１１】
バイオチップ上の試料のピッチとＶＣＳＥＬアレイ上の素子のピッチとが近いことは、集光やコリメート（平行化）などの光学系を簡単にできるという利点がある。また、ＶＣＳＥＬアレイから出射された複数のレーザ光またはレーザビームを、バイオチップ上の複数のセルに同時に照射することで、一括して複数のセルを励起することができる。また、ＶＣＳＥＬアレイの全ての素子を一括して点灯させなくても、順次点灯させていくように駆動することもできる。さらにＶＣＳＥＬ素子のオン・オフの切り換え直接的に行い、特定領域の複数セルを順次励起しても良い。さらに、特定のセルについては照射しないことや、光出力の調整なども、ＶＣＳＥＬ素子１個ごとに可能となる。
【００１２】
本発明の試料読取装置では、複数のセル（たとえば、数十個〜数千個のセル）への一括照射、または、特定領域の複数セル（数十個〜数千個のセル）に順次照射するような、光源と光学系の組み合わせを可能にする。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係るバイオチップ読取装置の概略構成を示す図である。本実施例のバイオチップ読取装置１０は、励起光としての複数のレーザ光またはレーザビームを出射可能なＶＣＳＥＬアレイを含む励起光源１２と、励起光源１２から出射された複数のレーザ光Ｌａを平行光にコリメートする光学系１４と、光学系１４を通過したレーザ光Ｌａを集光し、集光したレーザ光ＬａによりバイオチップＢＣ上の試料を照射させる集光レンズ１６と、バイオチップＢＣを搭載するステージ１８と、バイオチップＢＣの試料から発せられた蛍光Ｌｂを集光する光学系２０と、光学系２０からの蛍光Ｌｂを受光素子２４に集光する光学系２２と、蛍光Ｌｂを受け取り、これを電気信号に変換する受光素子２４とを含んで構成される。
【００１４】
励起光源１２は、ｍ行×ｎ列に配列された複数のＶＣＳＥＬ素子が形成されたＶＣＳＥＬアレイを含む。ここで、ｍ、ｎは、自然数であり、ＶＣＳＥＬアレイは、ＶＣＳＥＬ素子が２次元状に配列されたものであってもよいし、ＶＣＳＥＬ素子が線形に配列されたものであってもよい。ＶＣＳＥＬ素子のピッチや配列は、バイオチップＢＣ上の試料のピッチや配列、ならびに光学系１４、１６に応じて適宜選択される。また、ＶＣＳＥＬ素子が２次元に配列されるとき、その全体の平面形状は、特に制限されるものではなく、矩形状、平行四辺形状もしくは円形状のいずれであってよい。
【００１５】
図２（Ａ）は、第1の態様のＶＣＳＥＬアレイの平面図である。ＶＣＳＥＬアレイ３０は、単一の半導体基板３２上に複数の発光部をモノリシックに形成して構成される。ここでは、各発光部がメサＭによって規定される例を示すが、これ以外にも各発光部は、プロトンイオン等を注入することによってその領域を規定されるようにしてもよい。半導体基板３２の表面には、ｍ行×ｎ列に配列された複数の円筒状のメサＭ（図中、円形で示す）が形成され、各メサＭは、一定のピッチ、例えば数μｍ〜数十μｍで形成される。
【００１６】
第１の態様では、各メサＭは、個々の電極配線３４によりｐ側電極３６（図中、矩形で示す）に一対一に接続される。また、半導体基板３２の裏面には、各メサＭに共通のｎ側電極３８（図３（Ａ）を参照）が形成される。ｐ側電極３６およびｎ側電極３８に順方向の駆動電流を印加することで、メサＭの頂部からは、基板とほぼ垂直方向に単一横モードのレーザ光が出射される。図２（Ａ）に示すＶＣＳＥＬアレイ３０では、すべてのＶＣＳＥＬ素子が同時に一括点灯されるように駆動すること、あるいは各ＶＣＳＥＬ素子が個別に点灯させるように駆動することのいずれにも対応することができる。
【００１７】
図２（Ｂ）は、第２の態様のＶＣＳＥＬアレイの平面図である。このＶＣＳＥＬアレイ３０Ａでは、各メサは、共通の電極配線３４を介してｐ側電極３６が電気的に接続される構成であり、ｍ行×ｎ列の全てのＶＣＳＥＬ素子が同時に点灯される。
【００１８】
図３は、典型的なＶＣＳＥＬ素子の断面を示している。図３（Ａ）において、ｎ型のＧａＡｓ半導体基板３２上に、Ａｌ組成を異にするｎ型のＡｌＧａＡｓ層の対を複数積層した下部分布ブラッグ型反射鏡(Distributed Bragg Reflector、以下、ＤＢＲと称す)４０、下部スペーサ層と上部スペーサ層との間に量子井戸活性層を含む活性領域４２、Ａｌ組成を異にするｐ型のＡｌＧａＡｓ層の対を複数積層した上部ＤＢＲ４４が形成されている。上部ＤＢＲ４４内には、ｐ型のＡｌＡｓからなる電流狭窄層４６が形成される。また、好ましくは上部ＤＢＲ４４の最上層は、不純物濃度が高いｐ型のＧａＡｓからなるコンタクト層から構成される。
【００１９】
半導体層をエッチングすることにより、少なくとも電流狭窄層４６に到達するように円筒状メサＭが形成され、電流狭窄層４６には、メサ側面から選択的に酸化された環状の酸化領域４６Ａと酸化領域４６Ａにより囲まれた導電領域４６Ｂ（非酸化領域）が形成される。好ましくは、導電領域４６Ｂの径は、単一横モード発振のレーザ光が出射される大きさに選択される。メサＭの頂部には、上部ＤＢＲ４４と電気的に接続される環状の上部電極４８が形成され、中央の開口は、レーザ光の出射窓となる。メサＭの底部、側部および頂部の周縁を覆うように層間絶縁膜５０が形成され、層間絶縁膜５０によって露出された上部電極４８は、対応する電極配線３４に接続される。また、基板３２の裏面には、各ＶＣＳＥＬ素子に共通のｎ側電極３８が形成される。
【００２０】
また、図３（Ｂ）に示すＶＣＳＥＬアレイでは、ｎ側電極３８を基板裏面に形成するのではなく、基板表面に形成するものである。好ましくは、メサＭの底部において、下部ＤＢＲ４０が露出するようなコンタクトホールを層間絶縁膜５０に形成し、当該コンタクトホールを介してｎ側電極３８と下部ＤＢＲ４０間の電気的接続を行うようにしてもよい。
【００２１】
バイオチップＢＣは、例えば、ガラス、プラスチック等の透明な基板を有し、その基板の表面には、公知のように蛍光標識がつけられた試料（セル）が複数平面的に配列されている。セルは、例えば、インクジェットまたはマイクロスポッタ等により基板上に形成される。
【００２２】
受光素子２４は、フォトダイオード、フォトトランジスタ、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサであることができる。各ＶＣＳＥＬ素子が一括点灯される場合には、バイオチップＢＣ上の試料が２次元的なエリアで照射され、そこから２次元的な蛍光が発せられる。このため、受光素子２４は、２次元的な蛍光画像を撮像することができるＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサであることが望ましい。他方、ＶＣＳＥＬ素子が順次点灯されるような場合には、受光素子２４は、フォトダイオードやフォトトランジスタを用いることができ、その場合、素子の点灯のタイミングに合わせて受光すれば、どのセルの蛍光かを識別することができる。受光素子２４で得られた電子信号は、図示しない蛍光パターン解析部へ提供され、そこでＤＮＡの解析が行われる。
【００２３】
励起光源１２から複数のレーザ光Ｌａが出射されると、複数のレーザ光Ｌａは、光学系１４により平行光にされた後、集光レンズ１６によってバイオチップＢＣ上の所定の複数のセルを照射する。ＶＣＳＥＬアレイから出射された１本のレーザ光は、バイオチップＢＣ上の１つのセル（蛍光標識がつけられた試料）に対応して照射される。従って、ｍ行×ｎ列のＶＣＳＥＬ素子が同時に点灯された場合には、バイオチップＢＣ上のｍ×ｎ個のセルが一度に照射され、この照射に応答して蛍光Ｌｂが発せられる。以上のような構成により、単一のレーザ光を用いてバイオチップ上の試料を走査するのに比べて、複数のレーザ光による一括照射が可能になり、バイオチップ上の全試料のプロービングにかかる時間を短縮化することができる。
【００２４】
通常、バイオチップＢＣ上には多数のセルが配列されており、セルの数がＶＣＳＥＬアレイの素子の数よりも多い場合には、ＶＣＳＥＬアレイから出射された複数のレーザ光を用いてバイオチップ上を走査させる必要がある。この場合の好ましい態様として、図１に示すステージ１８を、その面内においてＸ方向および／またはＹ方向に移動させることで、走査が行われる。
【００２５】
図４は、ステージを移動することにより走査を行う例を示している。同図において、ＭＰは、ｍ行×ｎ列のＶＣＳＥＬ素子を一括点灯させたときのマルチスポットの照射領域を示している。ステージ１８を−Ｘ方向に移動させることで、マルチスポットの照射領域ＭＰによる走査１が行われる。次に、ステージ１８を−Ｙの副走査方向に移動させた後にＸ方向に移動させることで、走査２が行われる。以後、同様に、バイオチップＢＣ上のすべてのセルが走査されるまで、ステージ１８をＸ、Ｙ方向に移動させる。こうして、バイオチップＢＣ上の全セルが走査されたときの蛍光パターンの画像が受光素子２４によって撮像される。なお、ここには詳述しないが、バイオチップ読取装置は、ＶＣＳＥＬアレイを駆動する駆動回路、ＶＣＳＥＬアレイの駆動に同期させてステージ１８を移動させる駆動回路、バイオチップＢＣ上の試料の走査に同期して受光素子２４による撮像を制御する制御回路等を含んでおり、これらの回路等を適宜設計することで試料の読取が正確に行われる。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施例に係るバイオチップ読取装置について説明する。第１の実施例では、ステージを移動させることによりバイオチップ上の走査を行う例を示したが、第２の実施例では、励起光源１２からのレーザ光を回転ミラーなどで反射させることによって走査を行うものである。図５は、第２の実施例によるバイオチップ読取装置１０Ａの概略構成を示し、図１と同一構成については同一参照番号を付している。同図に示すように、励起光源１２とバイオチップＢＣとの間には、ポリゴンミラー２５とｆθレンズ１７が設けられている。ＶＣＳＥＬアレイから出射された複数のレーザ光Ｌａは、光学系１４によりコリメートされ、ポリゴンミラー２５に入射される。ポリゴンミラー２５は、図示されないモータによって一定の速度で回転され、入射した光を一定の広がり角で反射する。ｆθレンズ１７は、ポリゴンミラー２５からのレーザ光を入射し、その入射角に応じた像高の光でバイオチップＢＣ上を照射する。
【００２７】
ＶＣＳＥＬアレイの各素子が一括点灯されるとき、ＶＣＳＥＬ素子の発光タイミングを、スキャニング速度を決めるポリゴンミラー２５の回転速度に合わせることで、バイオチップＢＣ上の複数のセル領域が照射され、当該複数のセル領域単位でＸ方向またはＹ方向に走査される。ポリゴンミラー２５による走査を利用することで、バイオチップＢＣを搭載するステージ１８は、Ｘ、Ｙ方向のうち少なくともいずれか一方向の移動は不要となる。このため、ステージ１８の移動機構が簡易となり、バイオチップ読取装置１０Ａの小型化、低コスト化を図ることができる。なお、第２の実施例においても、ＶＣＳＥＬアレイの各素子を順次点灯駆動しながら、ポリゴンミラー２５による走査を行うようにしても良い。
【００２８】
上記の例では、回転光学系としてポリゴンミラー２５を用いたが、これに代えて、ＤＭＤ（ディジタル・ミラー・デバイス）を用いてもよい。図６は、ＤＭＤの一例を示す平面図である。典型的なＤＭＤ７０は、シリコン基板上に複数のミラー７２を２次元アレイ状に配列している。各ミラー７２の表面は、鏡として機能し、入射された光を反射する。また、各ミラー７２は、例えばヒンジによって回転可能に支持され、１つ１つのミラー７２は、例えば±１２度（オン・オフ）で傾斜可能であり、ミラーのオン・オフの切替は、ディジタル信号に応じて１秒間に数千回程度行うことができる。
好ましくは、ＤＭＤ７０は、ＶＣＳＥＬアレイのｍ行×ｎ列から発光された各レーザ光を反射できるように、Ｍ行×Ｎ列のミラー７２を備えている。ＶＣＳＥＬアレイの素子が一括点灯するように駆動された場合、すべてのレーザ光は、ＤＭＤ７０の各ミラーによって反射されことで、バイオチップＢＣ上の複数のセル領域がその領域単位で走査される。また、ＶＣＳＥＬアレイの素子が順次点灯するように駆動される場合には、それに応じてＤＭＤ７０の対応するミラー７２が順次回転され、セルの走査が行われる
【００２９】
次に、本発明の第３の実施例に係るバイオチップ読取装置を図７に示す。図中、第１および第２の実施例と同一構成については同一参照番号を付し説明を省略する。第３の実施例のバイオチップ読取装置１０Ｂでは、ＶＣＳＥＬアレイがバイオチップＢＣの短辺の長さ分を照射するとき、ステージ１８の移動を不要とするものである。
【００３０】
ＶＣＳＥＬアレイの発光素子がｍ行×ｎ列から構成されるとき、バイオチップＢＣ上のセルＳが、図７（Ｂ）に示すように、ｐ行×ｑ列から構成されるものとする。ここで、ＶＣＳＥＬ素子のｍ行が、セルＳのｑ列に等しいかそれ以上の数であれば、ＶＣＳＥＬアレイのマルチスポットのレーザ光をセルのｐ方向に走査させれば、バイオチップＢＣの全体のセルｐ×ｑが照射される。この走査をポリゴンミラー２５またはＤＭＤ７０によって行うことで、ステージ１８は、Ｘ方向、Ｙ方向のいずれにも移動させる必要はない。なお、図７に示すように、fθレンズ１７の後に、ライン状のミラー２６などを設けて、光束の向きを変えて、バイオチップＢＣ上のセルを走査するようにしてもよく、他の光学系もまた、本装置の空間的制限に合わせて適宜自由に配置すればよい。
【００３１】
次に、本発明の第４の実施例に係るバイオチップ読取装置を図８に示す。図中、第１ないし第３の実施例と同一構成については同一参照番号を付し説明を省略する。第３の実施例のバイオチップ読取装置１０Ｃでは、ＶＣＳＥＬアレイの基板をバイオチップＢＣの基板と平行に、かつ両者が近接して対向するように、励起光源１２をステージ１８上に取り付ける。このとき、ＶＣＳＥＬアレイの素子の配列は、バイオチップＢＣ上のセルの配列と同等かまたは相似である。ＶＣＳＥＬアレイから発せられたレーザ光は、バイオチップＢＣの基板を透過し、その表面の試料に付けられた蛍光標識を励起し、これに応答して蛍光Ｌｂが発せられる。ＶＣＳＥＬアレイによる照射領域が、バイオチップＢＣの全セル領域に対応している場合は、ステージ１８の移動機構も、レーザ光のスキャニング機構も不要となる。他方、ＶＣＳＥＬアレイの照射領域がバイオチップＢＣの全セル領域をカバーしきれないときは、ステージ１８を移動させることで走査が行われる。この場合にも、単一のレーザ光を用いて走査するときと比較して、走査が著しく高速化され、検査に要する時間が短縮される。第４の実施例においても、ＶＣＳＥＬアレイの各素子は、一括点灯されるように駆動されてもよいし、順次点灯されるように駆動されても良い。
【００３２】
次に、本発明の第５の実施例に係るバイオチップ読取装置を図９に示す。図中、第１ないし第４の実施例と同一構成については同一参照番号を付し説明を省略する。第５の実施例のバイオチップ読取装置１０Ｄでは、励起光源１２は、所定の位置に固定され、バイオチップＢＣがステージ１８上に搭載される。ステージ１８には、励起光源１２からのレーザ光Ｌａを透過するための空間（または透過領域）が形成されており、レーザ光Ｌａは、当該空間を介してバイオチップＢＣの透明基板の裏面側から入射され、表面に固定された試料の蛍光標識を励起する。本実施例でも、ステージ１８は、Ｘ方向、Ｙ方向に移動することが可能であり、ステージ１８を移動することで、バイオチップＢＣ上の複数のセル領域がレーザ光Ｌａにより走査される。
【００３３】
次に、本発明の第６の実施例に係るバイオチップ読取装置を図１０に示す。図中、第１ないし第５の実施例と同一構成については同一参照番号を付し説明を省略する。第６の実施例に係るバイオチップ読取装置１０Ｅでは、第４の実施例のときと同様に、ＶＣＳＥＬアレイの基板をバイオチップＢＣの基板と平行に、かつ両者が近接して対向するようにし、さらに、ＣＣＤカメラ等の２次元撮像素子である受光素子２４をバイオチップＢＣと平行に成るようにＶＣＳＥＬアレイの励起光源２２と反対側に取り付ける。ＣＣＤカメラの撮像面積は、ＶＣＳＥＬアレイの面積と同等かそれ以上とする。また、励起光源１２を搭載するステージ１８は、Ｘ方向、Ｙ方向に移動可能であり、これにより、バイオチップＢＣ上のセルを走査することができるようにする。第６の実施例では、蛍光Ｌｂが通る光学系が不要となり、装置全体をコンパクトにすることができる。さらに、単一のレーザ光を用いる場合と比較して、検査時間を著しく短縮することができる。なお、蛍光Ｌｂは、励起光Ｌａより微弱であることが多く、ＶＣＳＥＬアレイは、透明なバイオチップＢＣの裏側に置くのが好ましいが、ＶＣＳＥＬアレイ（励起光源１２）と受光素子２４の取り付け位置を逆にしても構わない。
【００３４】
次に、本発明の第７の実施例に係るバイオチップ読取装置を図１１に示す。第７の実施例に係るバイオチップ読取装置１０Ｆは、励起光源１２とバイオチップＢＣとの間に、コリメートレンズ１４を挿入させるものである。好ましくは、コリメートレンズ１４は、複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイから構成され、マイクロレンズの位置は、ＶＣＳＥＬ素子の位置に対応する。ＶＣＳＥＬ素子は、基本横モード（シングルモード）のレーザ光を出射するが、シングルモードであってもレーザ光には広がり角がある。このため、コリメートレンズ１４により、レーザ光の広がり角を抑制することで、バイオチップＢＣ上に狭ピッチで配列されたセルを対応することができる。
【００３５】
第６および第７の実施例では、ステージ１８上の励起光源１２を移動させる例を示しているが、図９に示す第５の実施例のように、励起光源１２を固定し、バイオチップＢＣをステージ上に固定することで、バイオチップ側を移動させるようにしてもよい。
【００３６】
上記の各実施例において、ＶＣＳＥＬ素子から出射されるレーザ光の波長は、蛍光標識の励起波長に合わせて設定される。さらに励起波長としては、複数種類が混合したＶＣＳＥＬアレイとしても良い。
【００３７】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ：バイオチップ読取装置
１２：励起光源
１４：光学系
１６：集光レンズ
１７：ｆθレンズ
１８：ステージ
２０：光学系
２２：集光レンズ
２４：受光素子
２５：ポリゴンミラー
２６：ミラー
３０、３０Ａ：ＶＣＳＥＬアレイ
３２：半導体基板
３４：電極配線
３６：ｐ側電極
３８：ｎ側電極
７０：ＤＭＤ
【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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