專利名稱：光學組件及其制造方法、光傳感器、多通道光檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光學組件、光傳感器、多通道光檢測裝置及光學組件的制造方法。
背景技術：
近年，通過檢測來自物體的反射光或熒光等進行各種分析或測定。例如，在為了進行物體的材質分析而測定物體的紅外線吸收率時，進行物體的反射光的檢測。并且，在為了進行物質的定性、定量分析而測定試樣中的特定成分對光的吸收程度時，也進行物體的反射光的檢測。而且，在基因的診斷中，為了分析通過基因增殖法(gene amplification)增殖后的基因，也進行被光源的出射光激勵的熒光的檢測。
在這樣的分析或測定中，利用能夠檢測各種波長的光的光檢測裝置。光檢測裝置例如日本特開平5-322653號公報或特開平5-240700號公報所公開的那樣，一般具備光傳感器，光傳感器由從入射的光中抽取出目的波長的光的濾光器和接受抽取的光并將其變換成電信號的光電二極管等受光元件構成。
圖5為表示以往的光檢測裝置中所使用的光傳感器的斜視圖。如圖5所示，光傳感器51為具有多個受光面52a～52d的受光元件。另外，在圖5的例子中，光傳感器51為CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)。在光傳感器51的受光面52a～52d上分別安裝有透射波長互不相同的濾光器。
因此，當如圖5所示將光照射到光傳感器51上時，照射光根據(jù)波長透過某個濾光器并入射到受光面52a～52d的某個面中，因此光傳感器51輸出與照射光的波長相對應的信號。根據(jù)該輸出信號進行波長分布分析等各種分析。
但是，在上述圖5所示的光傳感器中，多個受光面配置成二維。因此，為了提高檢測的精度，有必要使光均勻地照射在所有的受光面52a～52d上。
但是，如果使光均勻地照射到各受光面上，則需要有使使用了光傳感器的光檢測裝置整體大型化。并且，由于在照射光時根據(jù)光傳感器的位置不同，特定的受光面周圍的光照量降低，入射到各受光面中的光的光量不均勻的可能性很高，因此可以說很難用上述圖5所示的光傳感器提高檢測精度。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是要解決上述問題，提供一種能夠根據(jù)波長對入射光高精度進行分光的光學組件及其制造方法，而且提供使用了該光學組件的光傳感器及多通道光檢測裝置。
為了達到上述目的，本發(fā)明的光學組件的特征在于，包括多個透明塊和能夠反射的光的波長范圍互不相同的多個選色膜；上述多個透明塊接合成一列，在各透明塊之間夾有上述多個選色膜中的任一個，使上述多個選色膜互相平行。
在本發(fā)明的光學組件中，上述多個選色膜可以具有僅反射波長大于等于特定波長的光的特性，并按照能夠反射的光的最小波長的順序配置?；蛘?，上述多個選色膜可以具有僅反射波長小于等于特定波長的光的特性，并按照能夠反射的光的最長波長的順序配置。而且，在位于上述多個透明塊的列的一端的透明塊和與之接合的透明塊之間可以設置有全反射膜，來代替上述選色膜。
為了到達上述目的，本發(fā)明的光傳感器，包括光學組件和多個受光面配置成一列的受光元件，所述光學組件包括多個透明塊和能夠反射的光的波長范圍互不相同的多個選色膜；上述多個透明塊接合成一列，在各透明塊之間夾有上述多個選色膜中的任一個，使上述多個選色膜互相平行；上述光學組件配置成使從位于上述多個透明塊的列的一端的透明塊入射的光，被上述多個選色膜中的某個反射并入射到上述多個受光面中的某個。
為了達到上述目的，本發(fā)明的多通道光檢測裝置，至少具有反應容器、出射的光的波長互不相同的多個發(fā)光元件、第1及第2光學組件和多個受光元件；上述多個發(fā)光元件按照上述出射的光的波長的長短順序使各發(fā)光元件的出射方向平行地配置；上述多個受光元件配置成使各受光元件的受光面平行；第1及第2光學組件分別具有多個透明塊和能夠反射的光的波長范圍互不相同的多個選色膜；上述多個透明塊接合成一列，在上述各透明塊之間夾有上述多個選色膜中的任一個，使上述多個選色膜互相平行；上述第1光學組件配置成使上述多個發(fā)光元件的各出射光根據(jù)其波長被上述多個選色膜中的某個反射，并以同一光路從上述第1光學組件出射；上述第2光學組件配置成使從上述反應容器的內部出射的光根據(jù)其波長被上述多個選色膜中的某個反射，并入射到上述多個受光元件中的某個。
為了達到上述目的，本發(fā)明的光學組件的制造方法，該光學組件至少包括多個透明塊和能夠反射的光的波長范圍互不相同的多個選色膜，該制造方法至少包括以下工序(a)在至少具有1個平面的第1透明部件的上述一個平面上設置選色膜的工序；(b)在上述選色膜上接合至少具有2個平行的平面的第2透明部件的工序，使上述2個平面中的一個平面朝向上述選色膜，在上述2個平面的另一個平面上設置上述選色膜以外的其他選色膜；(c)將上述第1透明部件以外的其他第1透明部件用其1個平面接合到位于最上層的上述其他選色膜上的工序；(d)沿與上述第1透明部件的上述一個平面、上述其他第1透明部件的上述1個平面及上述多個第2透明部件的上述2個平面相交的第1面，以及與第1面平行的第2面切斷由上述(a)～(c)工序獲得的接合體的工序。
在本發(fā)明的光學組件的制造方法中，也可以具有代替上述(b)工序的以下工序在上述選色膜上接合至少具有2個平行的平面的第2透明部件，使上述2個平面中的一個平面朝向上述選色膜，在上述2個平面的另一個平面上設置上述選色膜以外的其他選色膜?；蛘?，在上述(a)的工序中設置全反射膜，代替上述選色膜；或者，在上述(b)的工序中設置全反射膜，代替位于最上層的上述另一個選色膜。


圖1是表示本發(fā)明的光學組件的制造方法的一例的斜視圖，圖1A～圖1D表示主要的制造工序。
圖2是表示用圖1所示的制造方法制成的本發(fā)明的光學組件的一例的圖，圖2A表示波長不同的光從同一條光路入射的情況，圖2B表示波長不同的光從不同的光路入射的情況。
圖3是表示本發(fā)明的光傳感器的一例的斜視圖。
圖4透視圖概略地表示本發(fā)明的多通道光檢測裝置的一例的內部結構的斜視圖。
圖5透視圖表示以往的光檢測裝置中所使用的光傳感器的斜視圖。
具體實施例方式
下面參照圖1～圖4，說明本發(fā)明的光學組件、光傳感器、多通道光檢測裝置及光學組件的制造方法。
首先，用圖1和圖2說明本發(fā)明的光學組件及其制造方法。本發(fā)明的光學組件至少包括多個透明塊和多個能夠反射的光的波長互不相同的選色膜，通過圖1所示的制造工序制作。
圖1為表示本發(fā)明的光學組件的制造方法的一例的斜視圖，圖1A～圖1D表示主要的制造工序。圖2為表示用圖1所示的制造方法制成的本發(fā)明的光學組件的一例的圖，圖2A表示波長不同的光從同一條光路入射的情況，圖2B表示波長不同的光從不同的光路入射的情況。
首先，如圖1A所示，在透明部件1a的平面3上設置選色膜2a。接著，如圖1B所示，在選色膜2a上設置透明部件1b～1d，使各透明部件的平面4朝向選色膜2a，在各透明部件的平面5上設置選色膜2b～2d，并將它們接合。而且，如圖1C所示，將透明部件1e用其平面3與位于最上層的選色膜2d接合。
在圖1的例中，透明部件1a～1e的形狀為長方體，透明部件1a～1e有6個平面。但是，本發(fā)明并不局限于此，由于透明部件1a和透明部件1e僅在一個面上設有選色膜，因此只要至少有1個平面部件就可以。并且，由于透明部件1b～1d在相對的兩個面上設置選色膜，因此只要是至少具有2個平行的平面的部件就可以。
在本發(fā)明中，作為透明部件的構成材料，可以列舉以例如PMMA(聚甲基丙烯甲酯)或PC(聚碳酸酯)為代表的光學元件用高分子材料、光學玻璃等。
在圖1的例中，選色膜2a～2d具有僅反射波長大于等于特定波長的光(低通)的特性，能夠反射的光的最短波長按照選色膜2a～2d的順序變長。另外，能夠反射的光的最短波長也可以按照選色膜2a～2d的順序變短。
并且，選色膜2a～2d也可以具有僅反射波長小于等于特定波長的光(高通)的特性。此時，只要能夠反射的光的最長波長按照選色膜2a～2d的順序變長或變短就可以。
在圖1的例中，在接合透明部件1b～1d之前，選色膜2b～2d形成在它們的平面5上。并且，在透明部件1a上形成選色膜2a時，也可以在透明部件1b～1d上形成選色膜2b～2d。另外，在本發(fā)明中，也可以在每次接合透明部件1b～1d時形成選色膜2b～2d。
另外，選色膜2a～2d優(yōu)選形成為均勻的膜厚。這是因為，通過均勻地形成膜厚，能夠使透明部件1a～1e的平面3～5平行，能夠像后述的圖2A及圖2B所示那樣使反射光的反射方向。
在本發(fā)明中，也可以以設置全反射膜的方式，來代替最上層的選色膜2d或最下層的選色膜2a。此時，可以通過蒸鍍鋁薄膜等方式形成全反射膜。
并且，雖然在圖1的例中選色膜的數(shù)量為4個，但本發(fā)明并不局限于此。選色膜的數(shù)量也可以根據(jù)本發(fā)明的光學組件的用途等適當設定。并且，透明部件的數(shù)量也可以根據(jù)選色膜的數(shù)量設定。
接著，如圖1D所示，沿圖1C的第1面6、第2面7、第3面8和第4面9切斷由圖1A～圖1C的工序獲得的接合體。由此能夠獲得本發(fā)明的光學組件。
第1面6為與透明部件1a～1d的平面3～5相交的面。因此，光學組件如圖1C所示，包含所有的選色膜2a～2d。在圖1的例中，第1面6還是與接合體的側面垂直的面。
并且，第2面7為與第1面6平行的面。通過適當設定第2面7與第1面6之間的距離，能夠決定光學組件的厚度。第3面8和第4面9為同時與第1面6和第2面7垂直相交的面。另外，如果在光學組件的端部進行帶圓弧等的加工，則也可以不進行沿第3面8和第4面9的切斷。
作為接合體的切斷方法，雖然可以列舉用金剛石切割刀切斷的方法等，但沒有特別的限制。切斷面最好根據(jù)需要實施研磨。并且，在獲得的光學組件中，為了提高光的利用率，優(yōu)選在不構成光的入射面或出射面的面上進行涂黑(墨途り)等。
這樣，如果采用上述圖1A～圖1D的工序，則如圖1D所示，能夠獲得具有透明塊10a～10e和能夠反射的光的波長互不相同的選色膜11a～11d的光學組件。
在這樣的光學組件中，透明塊10a～10e接合成一列，并在各透明塊之間夾有選色膜11a～11d中的任一個。并且，如上所述，選色膜11a～11d按能夠反射的最小波長的順序設置在透明塊之間。因此，如圖2A所示，當光12從透明塊列的一端入射時，光12根據(jù)其波長被選色膜11a～11d中的某個反射。
但是，一般來說，設定波長的光是否確實被選色膜反射則取決于選色膜的設置角度。因此，為了使如圖2A所示以同一光路入射的光根據(jù)其波長被某個選色膜準確反射，最好使所有的設置了選色膜的透明塊的接合面的傾斜角度均勻。
而本發(fā)明的光學組件中，如圖1所示，透明塊10a～10e的接合面為透明部件1a～1d的平面3～5的一部分，它們之間互相平行。因此，選色膜11a～11d互相平行。因此，根據(jù)圖1所示的本發(fā)明的光學組件的制造方法，能夠高精度地將選色膜11a～11d中相對于光的入射方向的設置角度設定成相同的角度。并且，通過在圖1D的工序中適當設定切斷方向，能夠容易設定相對于光的入射方向的設置角度。
因此，根據(jù)本發(fā)明的光學組件的制造方法，如圖2A所示，能夠實現(xiàn)使所有被選色膜反射的光13a～13d全部沿同一個方向出射的光學組件。而且，如圖2B所示，由圖1所示工序獲得的光學組件中，使波長互不相同的光14a～14d互相平行地入射到選色膜11a～11d時，都沿同一條光路出射。15為出射光。
并且，在本發(fā)明的光學組件中，選色膜11a～11d通過透明塊10a～10e被一體化。因此，不必如用多個分色鏡構成光學系的情況那樣，單獨調整各選色膜的設置角度，只需進行整個光學組件的定位就能夠根據(jù)波長將入射光高精度進行分光。
下面用圖3說明本發(fā)明的光傳感器。圖3為表示本發(fā)明的光傳感器的一例的斜視圖。如圖3所示，本發(fā)明的光傳感器由受光元件16和光學組件17構成。在圖3的例中，受光元件16為具有排列成1列的受光面18a～18d的CCD。光學組件17為圖1D和圖2所示的裝置。
并且，如圖3所示，光學組件17配置成使從位于透明塊列的一端的透明塊10a入射的光，被選色膜11a～11d中的某個反射并入射到受光面18a～18d中的某個面中。因此，在本發(fā)明的光傳感器中，如果使光照射到光學組件17的端部，則照射光根據(jù)波長入射到受光面18a～18d中的某個面中。
這樣一來，根據(jù)本發(fā)明的光傳感器，由于即使將光不像以往的光傳感器那樣均勻地照射在受光元件16的所有的受光面上，也能夠通過光學組件18使入射到各受光面上的光均勻，因此與以往的光傳感器相比，能夠提高檢測精度。而且，在本發(fā)明的光傳感器中，由于可以采用通過光纖等將照射光導入光學組件17的方式，因此與以往的光傳感器相比，能夠抑制照射光的損失。并且，如果用本發(fā)明的光傳感器構成光檢測裝置，則能夠使裝置小型化。
下面，用圖4說明本發(fā)明的多通道光檢測裝置。圖4為概略地表示本發(fā)明的多通道光檢測裝置的內部結構的一例的斜視圖。
如圖4所示，多通道光檢測裝置為用于基因診斷的裝置，包括反應容器40、光源組件41和受光組件42。反應容器40由透明容器28和收容透明容器28的收容殼體30構成。透明容器28中添加有混合物29，該混合物29包含成為基因診斷對象的試樣、試驗藥劑及熒光色素等。
并且，雖然圖中沒有表示，但收容殼體30內設置有用來實施例如PCR法等基因增殖方法的加熱器等加熱器件(未圖示)。因此，在實施基因增殖方法來增殖基因的情況下，通過使光從光源組件41照射到反應容器40中，激勵熒光色素，從反應容器40的內部出射光。受光組件42接受該出射的光。
而且，收容殼體30上設置有用來使從光源組件41出射的光入射到透明容器28內部的入射窗口37；以及用來將從透明容器28的內部出射的光出射到外部的出射窗口38。
光源組件41具有發(fā)光元件21a～21d和光學組件19。發(fā)光元件21a～21d出射的光的波長互不相同，出射的光的波長按照發(fā)光元件21a、21b、21c、21d的順序變長。并且，發(fā)光元件21a～21d配置成使各發(fā)光元件的出射光的方向平行。
光學組件19通過圖1A～圖1D所示的工序制造，由透明塊26a～26e和由能夠反射的光的波長范圍互不相同的選色膜22a～22d構成。但是，在光學組件19中，選色膜22a～22d為具有僅反射波長小于等于特定波長的光(高通)的特性的膜，能夠反射的光的最長波長按照選色膜22a～22d的順序變長。另外，選色膜22a～22d能夠反射的光的最長波長則根據(jù)發(fā)光元件21a～21d出射的光的波長的大小決定就可以。
并且，光學組件19配置成其長軸與發(fā)光元件21a～21d的出射方向垂直。因此，如圖2B所示，從發(fā)光元件21a～21d出射的光根據(jù)波長被選色膜22a～22d沿相同的方向反射，以同一條光路從光學組件19出射。即，根據(jù)光源組件41，能夠使多束波長互不相同的光沿同一條光路出射并入射到反應容器40中。
如圖4所示，在光源組件41中，發(fā)光元件的數(shù)量并不局限于上述示例。根據(jù)基因診斷所使用的熒光色素，決定發(fā)光元件的數(shù)量。并且，在圖4所示的光源組件41中，由基因診斷中所使用的熒光色素的激勵峰值波長，決定發(fā)光元件出射的光的波長。因此，根據(jù)所需的波長選擇發(fā)光元件。作為發(fā)光元件，使用發(fā)光二極管或半導體激光器。
受光組件42包括受光元件31a～31d和光學組件20。受光元件31a～31d分別具有一個受光面(未圖示)，各受光面配置成平行。
光學組件20也通過圖1A～圖1D所示的工序制造，由透明塊36a～36e和能夠反射的光的波長范圍互不相同的選色膜32a～32d構成。但是，在光學組件20中也與圖1D所示的光學組件一樣，選色膜32a～32d為具有僅反射波長大于等于特定波長的光(低通)特性的膜，能夠反射的光的最短波長按照選色膜32d、32c、32b、32a的順序變長。另外，根據(jù)基因診斷所使用的熒光色素，設定選色膜32a～32d能夠反射的光的最短波長。
并且，光學組件20配置成其長軸與受光元件31a～31d的受光面的法線垂直。因此，當從反應容器40的內部出射的光入射到光學組件20中時，如圖2A所示那樣，入射光根據(jù)其波長被選色膜32a～32d中的某個反射，并入射到對應的受光元件31a～31d的受光面上。即，如果采用受光組件42，則從同一條光路入射的多束波長不同的光能夠入射到各受光元件中。
另外，在圖4中，23a～23d為用來對發(fā)光元件21a～21d出射的光進行聚光的透鏡，24為用來對光源組件41出射的光進行聚光的透鏡。25為用來將光源組件41出射的光導入到反應容器40的入射窗口37中的全反射反射鏡。
并且，在圖4中，33a～33d為用來被選色膜32a～32d反射的光進行聚光的透鏡。34為用來對從反應容器40的內部經出射窗口38出射的光進行聚光的透鏡。35為用來將從反應容器內部出射的光導入到光學組件20的全反射反射鏡。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的多通道光檢測裝置，能夠出射與試樣中包含的熒光色素相對應的波長的光，能夠進行被激勵起來的熒光的分析。并且，本發(fā)明的多通道光檢測裝置用本發(fā)明的光學組件構成。因此，在光源組件和受光組件中容易使所有選色膜的反射角均勻，因此可以說如果采用本發(fā)明的多通道光檢測裝置，則能夠獲得較高的檢測精度。
產業(yè)上的可利用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明的光學組件及其制造方法，能夠獲得用選色膜簡單并高精度地進行特定波長的反射的光學組件。并且，如果采用本發(fā)明的光傳感器，即使不均勻地照射受光元件的所有受光面也能夠進行檢測，而且由于能夠采用緊湊的結構，所以能夠達到小型化。而且，根據(jù)本發(fā)明的多通道光檢測裝置，能夠獲得較高的檢測精度。
權利要求
1.一種光學組件，包括多個透明塊和能夠反射的光的波長范圍互不相同的多個選色膜；上述多個透明塊接合成一列，在各透明塊之間夾有上述多個選色膜中的任一個，使上述多個選色膜互相平行。
2.如權利要求1所述的光學組件，上述多個選色膜具有僅反射波長大于等于特定波長的光的特性，并按照能夠反射的光的最小波長的順序配置。
3.如權利要求1所述的光學組件，上述多個選色膜具有僅反射波長小于等于特定波長的光的特性，并按照能夠反射的光的最長波長的順序配置。
4.如權利要求1所述的光學組件，在位于上述多個透明塊的列的一端的透明塊和與之接合的透明塊之間設置有全反射膜，來代替上述選色膜。
5.一種光傳感器，包括光學組件和多個受光面配置成一列的受光元件，所述光學組件包括多個透明塊和能夠反射的光的波長范圍互不相同的多個選色膜；上述多個透明塊接合成一列，在各透明塊之間夾有上述多個選色膜中的任一個，使上述多個選色膜互相平行；上述光學組件配置成使從位于上述多個透明塊的列的一端的透明塊入射的光，被上述多個選色膜中的某個反射并入射到上述多個受光面中的某個。
6.一種多通道光檢測裝置，至少具有反應容器、出射的光的波長互不相同的多個發(fā)光元件、第1及第2光學組件和多個受光元件；上述多個發(fā)光元件按照上述出射的光的波長的長短順序使各發(fā)光元件的出射方向平行地配置；上述多個受光元件配置成使各受光元件的受光面平行；第1及第2光學組件分別具有多個透明塊和能夠反射的光的波長范圍互不相同的多個選色膜；上述多個透明塊接合成一列，在上述各透明塊之間夾有上述多個選色膜中的任一個，使上述多個選色膜互相平行；上述第1光學組件配置成使上述多個發(fā)光元件的各出射光根據(jù)其波長被上述多個選色膜中的某個反射，并以同一光路從上述第1光學組件出射；上述第2光學組件配置成使從上述反應容器的內部出射的光根據(jù)其波長被上述多個選色膜中的某個反射，并入射到上述多個受光元件中的某個。
7.一種光學組件的制造方法，該光學組件至少包括多個透明塊和能夠反射的光的波長范圍互不相同的多個選色膜，該制造方法至少包括以下工序(a)在至少具有1個平面的第1透明部件的上述一個平面上設置選色膜的工序；(b)在上述選色膜上接合至少具有2個平行的平面的第2透明部件的工序，使上述2個平面中的一個平面朝向上述選色膜，在上述2個平面的另一個平面上設置上述選色膜以外的其他選色膜；(c)將上述第1透明部件以外的其他第1透明部件用其1個平面接合到位于最上層的上述其他選色膜上的工序；(d)沿與上述第1透明部件的上述一個平面、上述其他第1透明部件的上述1個平面及上述多個第2透明部件的上述2個平面相交的第1面，以及與第1面平行的第2面切斷由上述(a)～(c)工序獲得的接合體的工序。
8.如權利要求7所述的光學組件的制造方法，具有代替上述(b)工序的以下工序在上述選色膜上接合至少具有2個平行的平面的第2透明部件，使上述2個平面中的一個平面朝向上述選色膜，在上述2個平面的另一個平面上設置上述選色膜以外的其他選色膜。
9.如權利要求7所述的光學組件的制造方法，在上述(a)的工序中設置全反射膜，代替上述選色膜；或者，在上述(b)的工序中設置全反射膜，代替位于最上層的上述另一個選色膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學組件、光傳感器、多通道光檢測裝置及光學組件的制造方法。用透明塊(10a～10e)和能夠反射的光的波長范圍互不相同的選色膜(11a～11d)形成光學組件。透明塊(10a～10e)接合成一列，在各透明塊之間夾有上述多個選色膜中的任一個，使上述多個選色膜互相平行。
文檔編號G01J1/04GK1708675SQ20038010210
公開日2005年12月14日 申請日期2003年10月23日 優(yōu)先權日2002年10月25日
發(fā)明者村上淳, 古里紀明 申請人:愛科來株式會社