JP2007271528A - Coaxial compact fluorescence spectroscopic analyzer - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel fluorescence spectroscopic analyzer capable of setting freely a measuring wavelength, and capable of attaining a compact analyzer outer shape. <P>SOLUTION: An optical system having a large chromatic aberration and a small spherical aberration is constituted of a lens system using high dispersion glass of low Abbe number. A pinhole movable along an optical axis direction is provided on an optical axis of the optical system, and the pinhole is moved to a light convergence position on the optical axis intrinsic to the measuring wavelength to pass only a measuring wavelength component selectively to a photodetection system side via the pinhole. A scanning optical system and a detection optical system are constituted coaxially by adopting the spectroscopic mechanism disclosed hereinbefore. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、蛍光分光分析装置に関し、より詳細には、小型化された分光光学系および該光学系を含む蛍光分光分析装置に関する。   The present invention relates to a fluorescence spectroscopic analyzer, and more particularly to a miniaturized spectroscopic optical system and a fluorescent spectroscopic analyzer including the optical system.

従来、試料の定性、定量などを行うことために分光法が用いられており、その中でも、蛍光物質を含有する試料を解析する場合、その蛍光物質の吸収バンドに合致した波長の励起光を試料に照射し、その結果、蛍光物質から発せられる蛍光を検出し定量化することによって試料の定性、定量などを行う手法が用いられており、そのための蛍光分光分析装置について種々開発がなされてきた。その中でも、同軸落射照明方式を採用する蛍光分光分析装置においては、励起光と蛍光とが同光軸上にあるため、検出対象が発する蛍光以外の光、たとえば反射光や散乱光などの影響を排除する必要があり、検出対象の波長の光線のみを取り出すために回析格子分光器やプリズム分光器、あるいは干渉フィルターなどを用いることが必要であった。しかしながら、回析格子分光器やプリズム分光器を用いた場合には、装置の大型化が避けられないという問題があり、また、干渉フィルターを用いた装置においても、測定波長が変更されるたびに複数の干渉フィルターを切り換えなければならず、またその測定可能な波長も固定的であるという問題があった。   Conventionally, spectroscopic methods have been used to perform qualitative and quantitative analysis of samples. Among them, when analyzing a sample containing a fluorescent substance, excitation light having a wavelength that matches the absorption band of the fluorescent substance is used. As a result, a technique for detecting and quantifying fluorescence emitted from a fluorescent substance to qualify and quantify a sample has been used, and various fluorescent spectroscopic analyzers have been developed. Among them, in the fluorescence spectroscopic analyzer that adopts the coaxial epi-illumination method, since the excitation light and the fluorescence are on the same optical axis, the influence of light other than the fluorescence emitted by the detection target, such as reflected light and scattered light, is affected. In order to extract only the light having the wavelength to be detected, it is necessary to use a diffraction grating spectrometer, a prism spectrometer, an interference filter, or the like. However, when a diffraction grating spectrometer or a prism spectrometer is used, there is a problem that the size of the apparatus is inevitably increased. Also, in an apparatus using an interference filter, every time the measurement wavelength is changed. There is a problem that a plurality of interference filters must be switched, and the wavelength that can be measured is fixed.

この点につき、特開２００５−６２０２３号公報（特許文献１）は、励起光と蛍光のそれぞれの光軸方向を異ならしめ、それぞれの光路を分離、遮光することによって、干渉フィルターを用いることなく、連続的な蛍光波長測定を可能にする蛍光測定装置を開示する。しかしながら、特許文献１に開示された発明の装置は、励起光と蛍光の光軸を異ならしめるために複雑な構成にならざるを得ず、また、依然として回析格子分光器を必要とするため、上述した装置の大型化の問題を何ら解決するものではない。   In this regard, Japanese Patent Laid-Open No. 2005-62023 (Patent Document 1) makes the optical axis directions of excitation light and fluorescence different from each other, separates and shields the respective optical paths without using an interference filter. Disclosed is a fluorescence measurement device that enables continuous fluorescence wavelength measurement. However, since the apparatus of the invention disclosed in Patent Document 1 must have a complicated configuration in order to make the optical axes of excitation light and fluorescence different, and still requires a diffraction grating spectrometer, It does not solve the above-described problem of increasing the size of the apparatus.

一方、同軸落射式蛍光顕微鏡の中でも、試料を点状のプローブによってラスター走査する走査型の共焦点顕微鏡の開発が進んでおり、ＤＮＡチップの蛍光分光分析などに多く用いられている。共焦点顕微鏡においては、通常の顕微鏡と異なり、励起光は、対物レンズを通して該レンズの焦点に位置する試料のみを照射し、共焦点に配設されたピンホールによって、対物レンズの焦点位置以外から発光した蛍光や迷光を遮断することが可能とされている。図８を参照して、共焦点顕微鏡の機構について簡単に説明すると、図８に示す共焦点顕微鏡５０においては、図示しない光源から励起光Ｂが矢印が示すように平行光線として照射され、ビームスプリッター５２によって光路を９０°曲げられたのち、対物レンズ５４を透過して焦点ｆに収束し、サンプル設置部５６上の図示しないサンプルの極小領域を照射する。照射されたサンプルから発せられた蛍光は、対物レンズ５４を経てビームスプリッター５２を透過したのち、干渉フィルター５８によって所望の波長成分のみが選択的に透過され、透過した光は、集光レンズ６０によって共焦点Ｆに集光する。このとき、散乱光などの迷光は、ピンホール形成部６２の壁面によって反射、吸収されて光検出器６４に到達することができず、共焦点Ｆに集光した光のみがピンホール形成部６２のピンホールＰを通過して光検出器６４に導かれ、検出される。   On the other hand, among coaxial epifluorescence microscopes, development of a scanning confocal microscope in which a sample is raster-scanned with a point-like probe is progressing, and is frequently used for fluorescence spectroscopic analysis of a DNA chip. In a confocal microscope, unlike a normal microscope, the excitation light irradiates only the sample located at the focal point of the lens through the objective lens, and from a position other than the focal position of the objective lens by a pinhole arranged at the confocal point. It is possible to block emitted fluorescence and stray light. The mechanism of the confocal microscope will be briefly described with reference to FIG. 8. In the confocal microscope 50 shown in FIG. 8, the excitation light B is irradiated as a parallel light beam as indicated by an arrow from a light source (not shown), and the beam splitter is used. After the optical path is bent by 90 ° by 52, the light passes through the objective lens 54, converges to the focal point f, and irradiates a minimal region of the sample (not shown) on the sample placement unit 56. Fluorescence emitted from the irradiated sample passes through the beam splitter 52 through the objective lens 54, and then only a desired wavelength component is selectively transmitted by the interference filter 58. The transmitted light is transmitted by the condenser lens 60. Condensate at confocal point F. At this time, stray light such as scattered light is reflected and absorbed by the wall surface of the pinhole forming unit 62 and cannot reach the photodetector 64, and only the light collected at the confocal point F is pinhole forming unit 62. Through the pinhole P and guided to the photodetector 64 and detected.

特開２００２−２７７７４６号公報（特許文献２）および特開２００５−１８９２９０号公報（特許文献３）は、上述した共焦点顕微鏡において、共焦点ピンホールを光軸に一致させるために、該ピンホールを光軸に対し直交するＸＹ方向に移動させてその位置を調整する構成を開示する。しかしながら、特許文献２および３は、依然、干渉フィルターによる分光を要するものであり、連続的な蛍光波長測定を可能にするものではない。
特開２００５−６２０２３号公報 特開２００２−２７７７４６号公報 特開２００５−１８９２９０号公報 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-277746 (Patent Document 2) and Japanese Patent Laid-Open No. 2005-189290 (Patent Document 3) describe the pinhole in the confocal microscope described above in order to make the confocal pinhole coincide with the optical axis. A configuration is disclosed in which the position is adjusted by moving the lens in the XY direction orthogonal to the optical axis. However, Patent Documents 2 and 3 still require spectroscopy using an interference filter, and do not enable continuous fluorescence wavelength measurement.
JP 2005-62023 A JP 2002-277746 A JP 2005-189290 A

本発明は、上記従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、本発明は、測定波長を自在に設定可能であり、かつ、より小型化された装置外形を実現する新規な蛍光分光分析装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and the present invention is a novel fluorescence spectroscopic analyzer that can freely set a measurement wavelength and realizes a more compact device outer shape. The purpose is to provide.

上述した技術的課題につき鋭意検討した結果、本発明者らは、近年開発が進むアッベ数の小さい高分散ガラスを用いたレンズ系によって、色収差が大きく、かつ、球面収差が小さい光学系を構成し、該光学系の光軸上に該光軸方向に移動可能なピンホールを設け、測定波長に固有の光軸上の集光位置にピンホールを移動させることによって、測定波長成分のみをピンホールを介して選択的に光検出系側に通過させることを見出し、本発明に至ったのである。   As a result of intensive studies on the technical problems described above, the present inventors have constructed an optical system with large chromatic aberration and small spherical aberration by a lens system using high-dispersion glass with a small Abbe number that has been developed recently. By providing a pinhole that can move in the optical axis direction on the optical axis of the optical system and moving the pinhole to a condensing position on the optical axis specific to the measurement wavelength, only the measurement wavelength component is pinholed Through this, the inventors have found that the light can be selectively passed to the light detection system side, and have reached the present invention.

すなわち、本発明によれば、分析対象に励起光を照射するための光源と、前記分析対象から発光した蛍光を平行光線にするための第１の光学系と、平行光線となった前記蛍光を共焦点に集束させるための第２の光学系と、開口部が形成されたピンホール形成部と、前記開口部を通過した前記蛍光を光検出器に集光するための第３の光学系とを備え、前記第１、第２、および第３の光学系は、共通の光軸を有し、前記第２の光学系は、前記第１の光学系と前記第３の光学系との間に配置され、５０ｎｍの波長の差がある２種の光線を、前記光軸上において０．５ｍｍ以上離間した位置に収束させる蛍光分光分析装置が提供される。   That is, according to the present invention, a light source for irradiating the analysis target with excitation light, a first optical system for converting the fluorescence emitted from the analysis target into parallel rays, and the fluorescence that has become parallel rays. A second optical system for converging to a confocal point, a pinhole forming part in which an opening is formed, and a third optical system for condensing the fluorescence that has passed through the opening on a photodetector; The first, second, and third optical systems have a common optical axis, and the second optical system is between the first optical system and the third optical system. The fluorescence spectroscopic analysis apparatus is provided that converges two kinds of light beams having a wavelength difference of 50 nm on the optical axis at positions separated by 0.5 mm or more on the optical axis.

本発明においては、前記光軸上であって前記ピンホール形成部と前記第３の光学系との間に、光を遮蔽する光軸遮蔽部をさらに備えることができ、また、前記第２の光学系は、アッベ数が２５以下のレンズを含んで構成することができる。   In the present invention, it is possible to further include an optical axis shielding part that shields light on the optical axis and between the pinhole forming part and the third optical system. The optical system can include a lens having an Abbe number of 25 or less.

また、本発明においては、前記ピンホール形成部は、前記開口部が、前記光軸上であって前記第２の光学系と前記第３の光学系の間を移動自在に設けられることができ、あるいは、前記第２の光学系を、前記光軸上であって前記第１の光学系と前記ピンホール形成部の間を移動自在に設けることもできる。   In the present invention, the pinhole forming portion may be provided such that the opening is movable on the optical axis and between the second optical system and the third optical system. Alternatively, the second optical system can be provided on the optical axis so as to be movable between the first optical system and the pinhole forming portion.

さらに、本発明においては、前記第２の光学系の前記共焦点における球面収差を直径１００μｍ以下とすることが好ましい。   Furthermore, in the present invention, it is preferable that the spherical aberration at the confocal point of the second optical system is 100 μm or less in diameter.

上述したように、本発明によれば、測定波長を自在に設定可能であり、かつ、より小型化された装置外形を実現する新規な蛍光分光分析装置が提供される。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a novel fluorescence spectroscopic analyzer capable of freely setting a measurement wavelength and realizing a more compact device outer shape.

以下、本発明を図面に示した実施の形態をもって説明するが、本発明は、図面に示した実施の形態に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments shown in the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings.

図１は、本発明の蛍光分光分析装置１０の概略図を示す。本発明の蛍光分光分析装置１０は、筐体１２によって外部からの光が遮断された空間内に、図の左からサンプル設置部１４、対物レンズ１６、ビームスプリッター１８、高分散光学系２０、ピンホール形成部２２、光軸遮蔽部２４、集光レンズ２６、および光検出器２８を含んで構成されており、対物レンズ１６、高分散光学系２０および集光レンズ２６は、それぞれの光軸が同軸となるように配設されている。図中、一点鎖線がその共通光軸Ｋを示す。光軸遮蔽部２４は、上述した光軸Ｋを通る光線が光検出器２８に到達することを阻止する遮蔽物として機能するものであり、たとえば、フリントガラスなどの透過率が高く、屈折率の低い材質からなる平板ガラスの一部に黒色の蒸着物質を蒸着した遮蔽領域として形成することができる。光軸遮蔽部２４は、光の吸収率が大きく、反射率の小さい材料によって形成されることが好ましい。光検出器２８は、微弱な蛍光を検出することができるよう、光電子増倍管等の高感度の検知器を含んで構成することができ、集光レンズ２６によって集光された蛍光は、光検出器２８の光電子増倍管によって増幅されて検出される。   FIG. 1 shows a schematic diagram of a fluorescence spectroscopic analyzer 10 of the present invention. The fluorescence spectroscopic analysis apparatus 10 according to the present invention includes a sample placement unit 14, an objective lens 16, a beam splitter 18, a high dispersion optical system 20, a pin in a space in which light from outside is blocked by a housing 12 from the left side of the figure. The hole forming unit 22, the optical axis shielding unit 24, the condensing lens 26, and the photodetector 28 are configured. The objective lens 16, the high dispersion optical system 20, and the condensing lens 26 have respective optical axes. It is arrange | positioned so that it may become coaxial. In the figure, the alternate long and short dash line indicates the common optical axis K. The optical axis shield 24 functions as a shield that prevents the light beam passing through the optical axis K described above from reaching the photodetector 28. For example, the optical axis shield 24 has a high transmittance such as flint glass and has a refractive index. It can be formed as a shielding region in which a black deposition material is deposited on a part of flat glass made of a low material. The optical axis shielding part 24 is preferably formed of a material having a high light absorption rate and a low reflectance. The photodetector 28 can be configured to include a highly sensitive detector such as a photomultiplier tube so that weak fluorescence can be detected, and the fluorescence condensed by the condenser lens 26 is light. It is amplified and detected by the photomultiplier tube of the detector 28.

本発明の蛍光分光分析装置１０は、さらに、励起光発生部２９を含んで構成されている。励起光発生部２９は、励起光を平行光線として照射するものであり、励起光発生部２９が照射する励起光Ｂは、ビームスプリッター１８を経て対物レンズ１６に入射するように構成されている。本発明における励起光発生部２９は、キセノンランプ等を光源とする平行光線を形成する周知の光学系から構成することもでき、レーザー装置とビームエキスパンダによって構成することもできる。   The fluorescence spectroscopy analyzer 10 of the present invention further includes an excitation light generator 29. The excitation light generation unit 29 irradiates the excitation light as parallel rays, and the excitation light B irradiated by the excitation light generation unit 29 is configured to enter the objective lens 16 via the beam splitter 18. The excitation light generation unit 29 in the present invention can be configured by a well-known optical system that forms parallel rays using a xenon lamp or the like as a light source, and can also be configured by a laser device and a beam expander.

ビームスプリッター１８は、光束を二つに分割するものであり、入射した光の一部を反射し、一部を透過させる機能を備えている。ビームスプリッター１８に導入された励起光Ｂの一部は、矢印が示すように、ビームスプリッター１８によって光路を変えられ、対物レンズ１６に入射する。ビームスプリッター１８は、励起光Ｂの光路を光軸Ｋに平行な方向に変更するように設置されている。対物レンズ１６に入射した平行光線は、対物レンズ１６を透過して、該レンズの焦点に収束する。サンプル設置部１４は、対物レンズ１６の焦点面近傍に配置可能に構成されており、対物レンズ１６の焦点面にサンプルを配置することが可能に構成されている。したがって、対物レンズ１６によって収束された励起光Ｂは、サンプル設置部１４上の図示しないサンプルの極小領域を照射することができる。なお、本発明における励起光照射光学系は、サンプルの極小領域について励起光を照射しうる構成であればよく、上述した同軸落射照明方式に限定されるものではない。本発明においては、たとえば、サンプルにレーザー光を直接スポット照射することもでき、また、励起光をサンプルに対して裏側、あるいは、斜め方向から照射することもできる。   The beam splitter 18 divides a light beam into two, and has a function of reflecting a part of incident light and transmitting a part thereof. A part of the excitation light B introduced into the beam splitter 18 is changed in optical path by the beam splitter 18 and is incident on the objective lens 16 as indicated by an arrow. The beam splitter 18 is installed so as to change the optical path of the excitation light B in a direction parallel to the optical axis K. The parallel rays incident on the objective lens 16 are transmitted through the objective lens 16 and converge to the focal point of the lens. The sample setting unit 14 is configured to be arranged in the vicinity of the focal plane of the objective lens 16, and is configured to be able to arrange the sample on the focal plane of the objective lens 16. Therefore, the excitation light B converged by the objective lens 16 can irradiate a minimal region of the sample (not shown) on the sample placement unit 14. Note that the excitation light irradiation optical system in the present invention is not limited to the above-described coaxial epi-illumination method, as long as it is configured to be able to irradiate excitation light on a minimal region of the sample. In the present invention, for example, the sample can be directly irradiated with a laser beam, and the excitation light can be irradiated to the sample from the back side or from an oblique direction.

励起光Ｂによって照射された図示しない極小領域のサンプルは、蛍光を発し、発せられた蛍光Ｃは、矢印が示すように第１の光学系である対物レンズ１６を透過した後、再び、平行光線となってビームスプリッター１８に入射し、その一部は透過して第２の光学系である高分散光学系２０に導入される。高分散光学系２０に入射した蛍光は、その後、ピンホール形成部２２に形成されたピンホールＰを通過し、第３の光学系である集光レンズ２６を透過した後、光検出器２８に収束することになるが、その機構について以下詳細に説明する。   A sample in a very small region (not shown) irradiated with the excitation light B emits fluorescence, and the emitted fluorescence C passes through the objective lens 16 which is the first optical system as indicated by an arrow, and is again parallel light. Is incident on the beam splitter 18, part of which is transmitted and introduced into the high dispersion optical system 20, which is the second optical system. The fluorescence incident on the high dispersion optical system 20 then passes through the pinhole P formed in the pinhole forming part 22, passes through the condenser lens 26 that is the third optical system, and then enters the photodetector 28. The mechanism will be described in detail below.

図２は、本発明の蛍光分光分析装置１０における軸上色収差を利用した分光機構を概念的に示す図である。本発明における高分散光学系２０は、高分散レンズを含む複数のレンズが組みあわされた光学系として構成される。本発明の高分散レンズは、光の色、すなわち光の波長による屈折率差の大きいレンズであり、たとえば、５０ｎｍの波長の差がある２種の光線が透過した際、それぞれの光線を、光軸上において０．５ｍｍ以上の距離をもって離間した位置に収束させることが可能なレンズであることが好ましく、より好ましくは、５０ｎｍの波長の差がある２種の光線が透過した際、それぞれの光線を、光軸上において１ｍｍ以上の距離をもって離間した位置に収束させることが可能なレンズであることが好ましい。本発明においては、高分散レンズのアッベ数は２５以下であることが好ましく、より好ましくは、アッベ数が１５〜２０のレンズを用いることが好ましい。このような高分散レンズには、一般的なフリントガラス（アッベ数、２０〜３０）の他、Ｓ−ＮＰ（株式会社オハラ、アッベ数、１８．９）を用いることができる。   FIG. 2 is a diagram conceptually showing a spectroscopic mechanism using axial chromatic aberration in the fluorescence spectroscopic analyzer 10 of the present invention. The high dispersion optical system 20 in the present invention is configured as an optical system in which a plurality of lenses including a high dispersion lens are combined. The high dispersion lens of the present invention is a lens having a large refractive index difference depending on the color of light, that is, the wavelength of light. For example, when two types of light having a wavelength difference of 50 nm are transmitted, It is preferable that the lens be able to converge to a position separated by a distance of 0.5 mm or more on the axis, and more preferably, when two kinds of light rays having a wavelength difference of 50 nm are transmitted, Is preferably a lens that can be converged to a position separated by a distance of 1 mm or more on the optical axis. In the present invention, the high dispersion lens preferably has an Abbe number of 25 or less, more preferably a lens having an Abbe number of 15 to 20. In addition to general flint glass (Abbe number, 20 to 30), S-NP (Ohara Corporation, Abbe number, 18.9) can be used for such a high dispersion lens.

本発明における高分散光学系２０は、上述した高分散レンズに適宜他のレンズ系を組み合わせることによって、軸上色収差を大きく残存させたまま、球面収差のみが小さくなるように修正された光学系として構成される。球面収差に関しては、集光効率に影響を与えない範囲でレンズの有効径を小さくすることその最適化を図ることができ、また、軸上色収差に関しては、できるだけ凸レンズまたは凹レンズのいずれか一方のレンズ系のみによって光学系を構成することによって、その収差を大きく維持することができることが知られており、上述した特性を備える高分散光学系２０は、光学設計プログラムによって設計することができる。上述したように、本発明の蛍光分光分析装置１０は、軸上色収差を大きく残存させたまま、球面収差のみが小さくなるように修正された高分散光学系２０を含んで構成されている。本発明においては、波長の異なる各光線を、光軸Ｋ上の共焦点において、直径１００μｍ以下の光束として収束させることが好ましく、より好ましくは、直径８０μｍ以下の光束として収束させることが好ましく、さらに好ましくは、直径５０μｍ以下の光束として収束させることが好ましい。すなわち、本発明においては、後述するピンポールの大きさをなるべく小さく設計しうるように、高分散光学系２０の球面収差が直径１００μｍ以下となるように設計することが、Ｓ／Ｎ比の向上のために好ましい。   The high-dispersion optical system 20 in the present invention is an optical system that is modified so that only spherical aberration is reduced while a large amount of axial chromatic aberration remains, by appropriately combining another lens system with the above-described high-dispersion lens. Composed. As for spherical aberration, it is possible to optimize by reducing the effective diameter of the lens within a range that does not affect the light collection efficiency. Regarding axial chromatic aberration, either a convex lens or a concave lens is possible as much as possible. It is known that the aberration can be largely maintained by configuring the optical system only by the system, and the high dispersion optical system 20 having the above-described characteristics can be designed by an optical design program. As described above, the fluorescence spectroscopic analysis apparatus 10 of the present invention is configured to include the high dispersion optical system 20 that is modified so that only the spherical aberration is reduced while the axial chromatic aberration remains large. In the present invention, each light beam having a different wavelength is preferably converged as a light beam having a diameter of 100 μm or less at the confocal point on the optical axis K, and more preferably converged as a light beam having a diameter of 80 μm or less. Preferably, the light beam is converged as a light beam having a diameter of 50 μm or less. That is, in the present invention, the S / N ratio can be improved by designing the spherical aberration of the high dispersion optical system 20 to be 100 μm or less so that the size of the pin pole described later can be designed as small as possible. Therefore, it is preferable.

図２（ａ）に示すように、図示しないビームスプリッター１８を透過して入射した平行光線のうち、赤色光のような長波長の蛍光Ｌは、高分散光学系２０を透過して光軸Ｋ上の第１の共焦点Ｆ１に集光する。一方、緑色光のような短波長の蛍光Ｓが高分散光学系２０を透過した場合、蛍光Ｓは、蛍光Ｌより大きく屈折するため、長波長の第１の共焦点Ｆ１よりも、距離ｌだけ物体側よりの光軸Ｋ上の第２の共焦点Ｆ２に集光する。すなわち、高分散光学系２０においては、距離ｌの軸上色収差が生じている。本発明の蛍光分光分析装置１０において、長波長の蛍光Ｌを観測する場合は、図２（ａ）に示すように、ピンホール形成部２２に形成された開口部Ｐを共焦点Ｆ１の位置に合わせることによって蛍光Ｌを像側に通過させることができる。この際、迷光をはじめとする蛍光Ｌ以外の光のほとんどはピンホール形成部２２の壁面によって、吸収、反射されて像側への進入を阻止される。ただし、蛍光Ｌ以外の光であっても光軸Ｋを通る光成分は、開口部Ｐを通過する。本発明においては、ピンホール形成部２２は、金属板にエッチング加工を施すことによって形成することができる。また、ピンホール形成部２２に形成される開口部Ｐの大きさは、高分散光学系２０の球面収差に関連して、Ｓ／Ｎ比が大きく、かつ、光量損失が小さくなるように設計することが好ましい。本発明の蛍光分光分析装置１０においては、開口部Ｐの大きさの最適化を図ることによって、たとえば、ＤＮＡチップなどの蛍光解析において必要な検出精度を提供するに充分な波長分解能が実現される。   As shown in FIG. 2A, among the parallel rays incident through the beam splitter 18 (not shown), the long wavelength fluorescence L such as red light is transmitted through the high dispersion optical system 20 and the optical axis K. The light is focused on the first confocal point F1. On the other hand, when the short wavelength fluorescent light S such as green light is transmitted through the high dispersion optical system 20, the fluorescent light S is refracted more than the fluorescent light L. Focusing is performed on the second confocal point F2 on the optical axis K from the object side. That is, in the high dispersion optical system 20, the axial chromatic aberration of the distance l occurs. When the long-wavelength fluorescence L is observed in the fluorescence spectrometer 10 of the present invention, as shown in FIG. 2A, the opening P formed in the pinhole forming portion 22 is placed at the position of the confocal F1. By combining them, the fluorescence L can be passed to the image side. At this time, most of the light other than the fluorescence L including the stray light is absorbed and reflected by the wall surface of the pinhole forming portion 22 to be prevented from entering the image side. However, even if the light is other than the fluorescence L, the light component passing through the optical axis K passes through the opening P. In the present invention, the pinhole forming portion 22 can be formed by etching a metal plate. Further, the size of the opening P formed in the pinhole forming portion 22 is designed so that the S / N ratio is large and the light amount loss is small in relation to the spherical aberration of the high dispersion optical system 20. It is preferable. In the fluorescence spectroscopic analyzer 10 of the present invention, by optimizing the size of the opening P, for example, a wavelength resolution sufficient to provide detection accuracy necessary for fluorescence analysis of a DNA chip or the like is realized. .

一方、本発明の蛍光分光分析装置１０において、短波長の蛍光Ｓを観測する場合は、図２（ｂ）に示すように、ピンホール形成部２２に形成された開口部Ｐを共焦点Ｆ２の位置に合わせることによって蛍光Ｓを像側に通過させることができる。この際、迷光をはじめとする蛍光Ｓ以外の光のほとんどはピンホール形成部２２の壁面によって、吸収、反射されて像側への進入を阻止される。ただし、蛍光Ｓ以外の光であっても光軸Ｋを通る光成分は、開口部Ｐを通過する。   On the other hand, when the short-wavelength fluorescence S is observed in the fluorescence spectroscopic analysis apparatus 10 of the present invention, as shown in FIG. 2B, the opening P formed in the pinhole forming portion 22 is formed at the confocal point F2. By adjusting the position, the fluorescence S can be passed to the image side. At this time, most of the light other than the fluorescence S including stray light is absorbed and reflected by the wall surface of the pinhole forming portion 22 to be prevented from entering the image side. However, even if the light is other than the fluorescence S, the light component passing through the optical axis K passes through the opening P.

本発明においては、ピンホール形成部２２が光軸方向に移動可能に設けられている。すなわち、開口部Ｐが、光軸Ｋ上であって高分散光学系２０と集光レンズ２６の間を移動自在となるようにピンホール形成部２２が設けられており、光軸Ｋ上の所定の位置に収束する測定対象の蛍光を、選択的に開口部Ｐを介して像側に通過させることにより、測定波長成分のみを分光することができる。本発明の上述した新規な分光機構を用いることによって、蛍光分光分析装置における走査光学系と検出光学系とを同光軸上に構成することが可能となる。したがって、本発明によれば、回折格子等を用いた従来の蛍光分光分析装置に比較して、装置の外形をより小型化することが可能となり、加えて、分光のために別途の高価な光学素子を用いる必要がないため装置の製造コストの低減を図ることができる。また、本発明の分光機構によれば、従来の干渉フィルターを用いる蛍光分光分析装置とは異なり、その測定波長が限定されず、ピンホール形成部２２の固定位置を適宜変えることによって連続的な蛍光波長測定が可能となる。   In the present invention, the pinhole forming portion 22 is provided to be movable in the optical axis direction. That is, the pinhole forming portion 22 is provided so that the opening P is movable between the high dispersion optical system 20 and the condenser lens 26 on the optical axis K, and a predetermined position on the optical axis K is provided. By selectively passing the fluorescence of the measurement object that converges at the position to the image side through the opening P, only the measurement wavelength component can be dispersed. By using the above-described novel spectroscopic mechanism of the present invention, the scanning optical system and the detection optical system in the fluorescence spectroscopic analyzer can be configured on the same optical axis. Therefore, according to the present invention, the outer shape of the apparatus can be further reduced as compared with a conventional fluorescence spectroscopic analyzer using a diffraction grating or the like, and in addition, a separate expensive optical device is used for spectroscopy. Since it is not necessary to use an element, the manufacturing cost of the apparatus can be reduced. Further, according to the spectroscopic mechanism of the present invention, unlike the conventional fluorescence spectroscopic analyzer using the interference filter, the measurement wavelength is not limited, and the continuous fluorescence can be obtained by appropriately changing the fixing position of the pinhole forming portion 22. Wavelength measurement is possible.

なお、上述した軸上色収差を利用した分光機構は、ピンホール形成部２２を光軸方向に前後に移動させるものに限定されるものではなく、図２（ｃ）に示すように、ピンホール形成部２２自体は固定したままで、高分散光学系２０を光軸方向に前後に移動させる機構を含むものであり、さらに、ピンホール形成部２２ならびに高分散光学系２０の両方が移動可能な構成を排除するものではない。上述した分光機構が、本発明の蛍光分光分析装置１０において具体的にどのように機能するかについて以下説明する。   Note that the above-described spectroscopic mechanism using axial chromatic aberration is not limited to the one that moves the pinhole forming portion 22 back and forth in the optical axis direction. As shown in FIG. The mechanism includes a mechanism for moving the high dispersion optical system 20 back and forth in the optical axis direction while the part 22 itself remains fixed. Further, both the pinhole forming part 22 and the high dispersion optical system 20 are movable. Is not to be excluded. How the spectroscopic mechanism described above functions in the fluorescence spectroscopic analyzer 10 of the present invention will be described below.

図３は、本発明の蛍光分光分析装置１０における光路図を示す。図３（ａ）は、本発明の蛍光分光分析装置１０において長波長の蛍光Ｌを観測する態様を示した図である。図示しない光源から入射した平行光線である励起光Ｂの一部は、ビームスプリッター１８によって進路を変更され光軸Ｋに平行な光線となって対物レンズ１６に入射し、対物レンズ１６を透過した励起光Ｂは、対物レンズ１６の焦点ｆに集光し、サンプル設置部１４上の図示しない極小領域のサンプルを照射する。照射されたサンプルによって発せられた蛍光Ｌを含む光は、対物レンズ１６およびビームスプリッター１８を透過して高分散光学系２０に入射する。   FIG. 3 shows an optical path diagram in the fluorescence spectroscopic analyzer 10 of the present invention. FIG. 3A is a diagram showing a mode in which long-wavelength fluorescence L is observed in the fluorescence spectroscopic analyzer 10 of the present invention. A part of the excitation light B, which is a parallel light beam incident from a light source (not shown), is changed in its path by the beam splitter 18 and becomes a light beam parallel to the optical axis K to be incident on the objective lens 16 and transmitted through the objective lens 16. The light B is collected at the focal point f of the objective lens 16 and irradiates a sample in a minimal region (not shown) on the sample placement unit 14. The light containing the fluorescence L emitted by the irradiated sample passes through the objective lens 16 and the beam splitter 18 and enters the high dispersion optical system 20.

高分散光学系２０を透過した蛍光Ｌを含む光線成分のうち、蛍光Ｌは、共焦点Ｆ１に集光する。このとき、ピンホール形成部２２は、開口部Ｐと共焦点Ｆ１とが合致する光軸Ｋ上の所定位置に配置されているため、共焦点Ｆ１において集光した蛍光Ｌは、開口部Ｐを通過して像側に発散される。一方、迷光は、ピンホール形成部２２の壁面によって吸収、反射されて像側への進入を阻止される。また、対物レンズ１６の焦点ｆからの発光成分のうち蛍光Ｌ以外の成分の共焦点は、共焦点Ｆ１と離間した位置となるため、それらの成分のほとんどは、同じくピンホール形成部２２の壁面によって吸収、反射されて像側への進入を阻止される。しかし、上記成分のうち光軸Ｋを通る成分は、開口部Ｐを直進して通過する。   Of the light components including the fluorescence L that has passed through the high dispersion optical system 20, the fluorescence L is condensed at the confocal point F1. At this time, since the pinhole forming part 22 is arranged at a predetermined position on the optical axis K where the opening P and the confocal point F1 coincide with each other, the fluorescence L condensed at the confocal point F1 Passes and diverges to the image side. On the other hand, the stray light is absorbed and reflected by the wall surface of the pinhole forming portion 22 and is prevented from entering the image side. In addition, since the confocal components of the light emitting components from the focal point f of the objective lens 16 other than the fluorescence L are located away from the confocal F1, most of these components are also the wall surface of the pinhole forming portion 22. Are absorbed and reflected to prevent entry to the image side. However, the component passing through the optical axis K among the above components passes straight through the opening P.

開口部Ｐを通過した光成分のうち、光軸Ｋに沿って直進する成分は、光軸遮蔽部２４によって吸収、反射されて集光レンズ２６への入射を阻止される。集光レンズ２６への入射を阻止される光成分には、光軸Ｋに沿って直進してきた蛍光Ｌの成分も含まれており、その分、観測対象である蛍光Ｌの光量が損失することになる。しかし、この損失量は、従来の干渉フィルターによる光損失量がおおよそ１０〜４０％であったことに鑑みれば、充分に許容しうるものであり、光軸遮蔽部２４の遮蔽面積の最適化を図ることによって、従来の干渉フィルターを用いる場合よりも光量損失を低減することが可能となり、その結果、検出精度が向上する。蛍光Ｌの光成分のうち、光軸遮蔽部２４によって吸収、反射されたもの以外の成分は集光レンズ２６を透過して光検出器２８に収束され、光電子増倍管によって増幅して検出される。   Of the light component that has passed through the opening P, the component that travels straight along the optical axis K is absorbed and reflected by the optical axis shielding unit 24 to be prevented from entering the condenser lens 26. The light component that is prevented from entering the condenser lens 26 includes the fluorescence L component that has traveled straight along the optical axis K, and the amount of the fluorescence L that is the observation target is lost accordingly. become. However, this loss amount is sufficiently acceptable in view of the fact that the light loss amount by the conventional interference filter is approximately 10 to 40%, and the shielding area of the optical axis shielding portion 24 is optimized. As a result, it is possible to reduce the light amount loss as compared with the case of using the conventional interference filter, and as a result, the detection accuracy is improved. Among the light components of the fluorescence L, components other than those absorbed and reflected by the optical axis shield 24 are transmitted through the condenser lens 26 and converged on the photodetector 28, and amplified and detected by the photomultiplier tube. The

図３（ｂ）は、本発明の蛍光分光分析装置１０において短波長の蛍光Ｓを観測する態を示した図である。図３（ａ）について上述したのと同様に、励起光Ｂによって発せられた蛍光Ｓを含む光は、対物レンズ１６およびビームスプリッター１８を透過して高分散光学系２０に入射する。ここで、短波長の蛍光Ｓの観測モードにおいては、ピンホール形成部２２が、開口部Ｐと蛍光Ｓの共焦点Ｆ２の位置が合致するように、図３（ａ）における位置から距離ｌだけ物体側に移動して固定されるため、上述したのと同様の機構により、蛍光Ｓ以外の光成分が集光レンズ２６への入射を阻止される一方、蛍光Ｓの光成分のうち、光軸遮蔽部２４によって吸収、反射されたもの以外の成分は、集光レンズ２６を透過して光検出器２８に収束され、光電子増倍管によって増幅して検出される。なお、図３においては、説明の便宜のため、蛍光Ｌの共焦点Ｆ１と蛍光Ｓの共焦点Ｆ２との離間距離、すなわち軸上色収差を大きく表現しているが、実際にはその収差は０．５〜２ｍｍ程度であるため、集光レンズ２６の有効径におよぼす影響は非常に小さく無視できる。   FIG. 3 (b) is a diagram showing a state in which the fluorescence S of the short wavelength is observed in the fluorescence spectroscopic analyzer 10 of the present invention. As described above with reference to FIG. 3A, the light including the fluorescence S emitted by the excitation light B passes through the objective lens 16 and the beam splitter 18 and enters the high dispersion optical system 20. Here, in the observation mode of the short-wavelength fluorescence S, the pinhole forming unit 22 is a distance l from the position in FIG. 3A so that the positions of the aperture P and the confocal point F2 of the fluorescence S coincide. Since it is moved and fixed to the object side, light components other than the fluorescence S are blocked from entering the condenser lens 26 by the same mechanism as described above, while the optical axis of the light components of the fluorescence S is the optical axis. Components other than those absorbed and reflected by the shielding unit 24 are transmitted through the condenser lens 26, converged on the photodetector 28, and amplified and detected by the photomultiplier tube. In FIG. 3, for the sake of convenience of explanation, the separation distance between the confocal point F1 of the fluorescence L and the confocal point F2 of the fluorescence S, that is, the longitudinal chromatic aberration is expressed greatly, but the aberration is actually 0. Since it is about 5 to 2 mm, the influence on the effective diameter of the condenser lens 26 is very small and can be ignored.

図４は、本発明の蛍光分光分析装置１０を含む蛍光分光分析システム３０の概略図を示す。サンプル設置部１４はＸＹＺ試料ステージ３２に固定されており、ＸＹＺ試料ステージ３２は、光軸方向に対し平行方向（Ｚ方向）および光軸に対し垂直方向（ＸＹ方向）に移動することが可能とされている。ＸＹＺ試料ステージ３２によって、サンプル設置部１４が固定された光軸Ｋに対してＸＹ方向に移動することで、サンプル設置部１４上の図示しないサンプルが走査される。本発明においては、ＸＹＺ試料ステージ３２を位置制御システム３４含む電動ステージとすることができ、サンプル設置部上のサンプルと光軸Ｋの相対位置に関する情報は、分析制御用パソコン３６の所定のメモリーに記憶され、専用のアプリケーションによって駆動制御される。   FIG. 4 shows a schematic diagram of a fluorescence spectroscopic analysis system 30 including the fluorescence spectroscopic analysis apparatus 10 of the present invention. The sample setting unit 14 is fixed to an XYZ sample stage 32, and the XYZ sample stage 32 can move in a direction parallel to the optical axis direction (Z direction) and a direction perpendicular to the optical axis (XY direction). Has been. The XYZ sample stage 32 moves in the XY direction with respect to the optical axis K to which the sample setting unit 14 is fixed, thereby scanning a sample (not shown) on the sample setting unit 14. In the present invention, the XYZ sample stage 32 can be an electric stage including the position control system 34, and information on the relative position between the sample on the sample setting portion and the optical axis K is stored in a predetermined memory of the analysis control personal computer 36. It is stored and controlled by a dedicated application.

一方、ピンホール形成部２２は、ピンホール移動ステージ３８に固定されており、ピンホール移動ステージ３８よって矢印が示す方向、すなわち光軸Ｋ方向に平行に移動可能に構成されている。本発明においては、ピンホール移動ステージ３８を位置制御システム４０を含む電動ステージとすることができ、光軸Ｋ上におけるピンホール形成部２２の位置情報は、分析制御用パソコン３６の所定のメモリーに記憶され、専用のアプリケーションによって駆動制御される。   On the other hand, the pinhole forming part 22 is fixed to the pinhole moving stage 38, and is configured to be movable in parallel with the direction indicated by the arrow, that is, in the optical axis K direction, by the pinhole moving stage 38. In the present invention, the pinhole moving stage 38 can be an electric stage including the position control system 40, and the position information of the pinhole forming unit 22 on the optical axis K is stored in a predetermined memory of the analysis control personal computer 36. It is stored and controlled by a dedicated application.

また、光検出器２８に入射した蛍光は、光電変換され、その電気信号がエレクトロメータ４２に入力されて電圧として測定された測定結果は、分析制御用パソコン３６にデジタル信号として入力される。分析制御用パソコン３６には、さらに、図示しない励起光発生部２９から波長をはじめとする励起光に関連する情報が入力されるように構成することができ、分析制御用パソコン３６は、励起光に関連する情報に加え、上述したサンプルと光軸Ｋの相対位置に関する情報、光軸Ｋ上におけるピンホール形成部２２の位置情報、およびエレクトロメータ４２から入力された光量に関連する情報などをあわせて処理し、サンプルの蛍光分光分析を行なうように構成することができる。   In addition, the fluorescence incident on the photodetector 28 is photoelectrically converted, and the measurement result obtained by measuring the electric signal input to the electrometer 42 as a voltage is input to the analysis control personal computer 36 as a digital signal. The analysis control personal computer 36 can be further configured to receive information related to excitation light including the wavelength from an excitation light generation unit 29 (not shown). In addition to the information related to the above, information related to the relative position between the sample and the optical axis K, the positional information of the pinhole forming part 22 on the optical axis K, and the information related to the amount of light input from the electrometer 42 are combined. Can be configured to perform fluorescence spectroscopy analysis of the sample.

以下、本発明の蛍光分光分析装置１０について、実施例を用いてより具体的に説明を行なうが、本発明は、後述する実施例に限定されるものではない。図５は、本発明の蛍光分光分析装置１０の分光光学系における光路図を示す。図５に示した光学系は、光学設計プログラム（ＯＰＴＡＳ、株式会社オプト社製）によって設計されたものであり、両凸レンズである対物レンズ１６と破線に囲まれた高分散光学系２０とから構成されており、さらに高分散光学系２０は、アッベ数が１８．９のガラス（Ｓ−ＮＰＨ２、株式会社オハラ）を用いて作製したレンズ２０ａとレンズ２０ｂとから構成されている。図６は、対物レンズ１６、レンズ２０ａ、およびレンズ２０ｂのスペックについて示す。なお、図５中、ｆは対物レンズ１６の焦点面を、Ｆは光学系の共焦点面を示し、一点鎖線は光学系の光軸Ｋを示すものであり、図中の数値の単位はｍｍとして参照する。   Hereinafter, although the fluorescence spectroscopy analyzer 10 of the present invention will be described more specifically with reference to examples, the present invention is not limited to the examples described later. FIG. 5 shows an optical path diagram in the spectroscopic optical system of the fluorescence spectroscopic analyzer 10 of the present invention. The optical system shown in FIG. 5 is designed by an optical design program (OPTAS, manufactured by Opt Co., Ltd.), and includes an objective lens 16 that is a biconvex lens and a high dispersion optical system 20 surrounded by a broken line. In addition, the high dispersion optical system 20 includes a lens 20a and a lens 20b manufactured using glass having an Abbe number of 18.9 (S-NPH2, OHARA INC.). FIG. 6 shows the specifications of the objective lens 16, the lens 20a, and the lens 20b. In FIG. 5, f represents the focal plane of the objective lens 16, F represents the confocal plane of the optical system, and the alternate long and short dash line represents the optical axis K of the optical system. Refer to as

図７は、図５に示した光学系において、波長５５０ｎｍの光と波長６５０ｎｍの光の２種類の光について光線追跡を行なった結果を示す。なお、光線追跡は、光学設計プログラム（ＯＰＴＡＳ、株式会社オプト社製）を用いて行なった。図７（ａ）は、波長５５０ｎｍの光の共焦点面Ｆ１におけるスポットダイヤグラムを示す。波長５５０ｎｍの光の共焦点面Ｆ１においては、波長５５０ｎｍの光束は、極小領域（直径０．０５ｍｍ）に収束しているが、波長６５０ｎｍの光束は、おおよそ０．５ｍｍの直径をもって共焦点面Ｆ１を通過することが示された。一方、図７（ｂ）は、波長６５０ｎｍの光の共焦点面Ｆ２におけるスポットダイヤグラムを示す。波長５５０ｎｍの光の共焦点面Ｆ１から０．７５ｍｍ像側に位置する波長６５０ｎｍの光の共焦点面Ｆ２においては、波長６５０ｎｍの光束は、極小領域（直径０．０５ｍｍ）に収束しているが、波長５５０ｎｍの光束は、おおよそ０．５ｍｍの直径をもって共焦点面Ｆ２を通過することが示された。   FIG. 7 shows the results of ray tracing for two types of light, light with a wavelength of 550 nm and light with a wavelength of 650 nm, in the optical system shown in FIG. The ray tracing was performed using an optical design program (OPTAS, manufactured by Opt Co., Ltd.). FIG. 7A shows a spot diagram on the confocal plane F1 of light having a wavelength of 550 nm. On the confocal plane F1 of light having a wavelength of 550 nm, the light beam having a wavelength of 550 nm is converged to a minimum region (diameter 0.05 mm), but the light beam having a wavelength of 650 nm has a diameter of approximately 0.5 mm and has a confocal plane F1. It was shown to pass through. On the other hand, FIG. 7B shows a spot diagram on the confocal plane F2 of light having a wavelength of 650 nm. On the confocal plane F2 of light having a wavelength of 650 nm located on the image side of 0.75 mm from the confocal plane F1 of light having a wavelength of 550 nm, the light beam having a wavelength of 650 nm is converged in a minimal region (diameter 0.05 mm). It has been shown that a light beam having a wavelength of 550 nm passes through the confocal plane F2 with a diameter of approximately 0.5 mm.

上述した実施例の結果より、図５に示した分光光学系を含む本発明の蛍光分光分析装置１０は、おおよそ直径０．０５ｍｍの開口部Ｐが設けられたピンホール形成部２２を光軸方向に０．７５ｍｍ移動させることによって、波長５５０ｎｍの光と波長６５０ｎｍの光とを選択的に分光しうることが示された。   From the result of the above-described embodiment, the fluorescence spectroscopic analysis apparatus 10 of the present invention including the spectroscopic optical system shown in FIG. 5 has the pinhole forming portion 22 provided with the opening P having a diameter of approximately 0.05 mm in the optical axis direction. It was shown that the light having a wavelength of 550 nm and the light having a wavelength of 650 nm can be selectively separated by moving 0.75 mm.

以上、説明したように、本発明によれば、測定波長を自在に設定可能であり、かつ、より小型化された装置外形を実現する新規な蛍光分光分析装置が提供される。本発明の蛍光分光分析装置は、その小型化ならびに低価格化にあいまって、たとえば、ＤＮＡチップなどの蛍光解析等をはじめとする医療の研究分野における更なる活用が期待される。   As described above, according to the present invention, there is provided a novel fluorescence spectroscopic analyzer capable of freely setting a measurement wavelength and realizing a more compact device outer shape. The fluorescence spectroscopic analyzer of the present invention is expected to be further utilized in the medical research field including, for example, fluorescence analysis of DNA chips and the like, due to its miniaturization and cost reduction.

本発明の蛍光分光分析装置１０の概略図。1 is a schematic view of a fluorescence spectroscopic analyzer 10 according to the present invention. 本発明の蛍光分光分析装置１０における軸上色収差を利用した分光機構を概念的に示す図。The figure which shows notionally the spectral mechanism using the axial chromatic aberration in the fluorescence spectroscopy analyzer 10 of this invention. 本発明の蛍光分光分析装置１０における光路図。The optical path figure in the fluorescence spectroscopy analyzer 10 of this invention. 本発明の蛍光分光分析装置１０を含む蛍光分光分析システム３０の概略図。1 is a schematic diagram of a fluorescence spectroscopy analysis system 30 including a fluorescence spectroscopy analyzer 10 of the present invention. 本発明の蛍光分光分析装置１０の分光光学系における光路図。The optical path diagram in the spectroscopic optical system of the fluorescence spectroscopy analyzer 10 of this invention. 対物レンズ１６、レンズ２０ａ、レンズ２０ｂのスペックについて示す図。The figure shown about the specification of the objective lens 16, the lens 20a, and the lens 20b. 波長５５０ｎｍの光の共焦点面Ｆ１ならびに波長６５０ｎｍの光の共焦点面Ｆ２におけるスポットダイヤグラムを示す図。The figure which shows the spot diagram in the confocal plane F1 of the light of wavelength 550nm, and the confocal plane F2 of the light of wavelength 650nm. 従来の共焦点顕微鏡を示す図。The figure which shows the conventional confocal microscope.

符号の説明Explanation of symbols

１０…蛍光分光分析装置、１２…筐体、１４…サンプル設置部、１６…対物レンズ、１８…ビームスプリッター、２０…高分散光学系、２２…ピンホール形成部、２４…光軸遮蔽部、２６…集光レンズ、２８…光検出器、２９…励起光発生部、３０…蛍光分光分析システム、３２…ＸＹＺ試料ステージ、３４…位置制御システム、３６…分析制御用パソコン、３８…ピンホール移動ステージ、４０…位置制御システム、４２…エレクトロメータ、５０…共焦点顕微鏡、５２…ビームスプリッター、５４…対物レンズ、５６…サンプル設置部、５８…干渉フィルター、６０…集光レンズ、６２…ピンホール形成部、６４…光検出器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fluorescence spectroscopy analyzer, 12 ... Housing | casing, 14 ... Sample installation part, 16 ... Objective lens, 18 ... Beam splitter, 20 ... High dispersion optical system, 22 ... Pinhole formation part, 24 ... Optical axis shielding part, 26 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Condensing lens, 28 ... Photodetector, 29 ... Excitation light generation part, 30 ... Fluorescence spectroscopic analysis system, 32 ... XYZ sample stage, 34 ... Position control system, 36 ... Analysis control personal computer, 38 ... Pinhole moving stage , 40 ... Position control system, 42 ... Electrometer, 50 ... Confocal microscope, 52 ... Beam splitter, 54 ... Objective lens, 56 ... Sample mounting part, 58 ... Interference filter, 60 ... Condensing lens, 62 ... Pinhole formation 64, photodetector

Claims (6)

分析対象に励起光を照射するための光源と、
前記分析対象から発光した蛍光を平行光線にするための第１の光学系と、
平行光線となった前記蛍光を共焦点に集束させるための第２の光学系と、
開口部が形成されたピンホール形成部と、
前記開口部を通過した前記蛍光を光検出器に集光するための第３の光学系とを備え、
前記第１、第２、および第３の光学系は、共通の光軸を有し、
前記第２の光学系は、前記第１の光学系と前記第３の光学系との間に配置され、５０ｎｍの波長の差がある２種の光線を、前記光軸上において０．５ｍｍ以上離間した位置に収束させる
蛍光分光分析装置。 A light source for irradiating the analysis object with excitation light;
A first optical system for converting the fluorescence emitted from the analysis object into parallel rays;
A second optical system for converging the fluorescence that has become parallel light rays to a confocal point;
A pinhole forming part in which an opening is formed;
A third optical system for condensing the fluorescence that has passed through the opening on a photodetector;
The first, second, and third optical systems have a common optical axis,
The second optical system is disposed between the first optical system and the third optical system, and two kinds of light beams having a wavelength difference of 50 nm are 0.5 mm or more on the optical axis. Fluorescence spectroscopic analyzer that converges to a separated position. 前記光軸上であって前記ピンホール形成部と前記第３の光学系との間に、光を遮蔽する光軸遮蔽部をさらに備える、請求項１に記載の蛍光分光分析装置。   The fluorescence spectroscopic analysis apparatus according to claim 1, further comprising an optical axis shielding unit that shields light on the optical axis and between the pinhole forming unit and the third optical system. 前記第２の光学系は、アッベ数が２５以下のレンズを含む、請求項１または２のいずれか１項に記載の蛍光分光分析装置。   The fluorescence spectroscopy analyzer according to claim 1, wherein the second optical system includes a lens having an Abbe number of 25 or less. 前記ピンホール形成部は、前記開口部が、前記光軸上であって前記第２の光学系と前記第３の光学系の間を移動自在に設けられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蛍光分光分析装置。   The said pinhole formation part is any one of Claims 1-3 with which the said opening part is provided on the said optical axis, and can move freely between the said 2nd optical system and the said 3rd optical system. The fluorescence spectroscopic analyzer according to item. 前記第２の光学系は、前記光軸上であって前記第１の光学系と前記ピンホール形成部の間を移動自在に設けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の蛍光分光分析装置。   The fluorescence according to any one of claims 1 to 4, wherein the second optical system is provided on the optical axis so as to be movable between the first optical system and the pinhole forming portion. Spectroscopic analyzer. 前記第２の光学系は、前記共焦点における球面収差が直径１００μｍ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の蛍光分光分析装置。
The fluorescence spectroscopy analyzer according to claim 1, wherein the second optical system has a spherical aberration at the confocal point of 100 μm or less in diameter.

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