JP2017015629A - 導光部材、光導出部材及び光導出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光を外部に導出する光導出部11を備え、主にシリコーン樹脂からなる板状体の導光部材であって、光路が気体で充填されている第1気体光路部13と、第1気体光路部の光軸19である第1光軸に対して第1角度だけ傾いて第1気体光路部の端を形成する第1斜面と、第1光軸に対して第2角度だけ傾いた第2斜面とを備え、第1角度は、第1光軸を進行して前記第1斜面で屈折した第1屈折光のうち第2斜面に到達する光が存在する角度であり、第2角度は、第2斜面に到達する第1屈折光のうち第2斜面で臨界反射される光が存在する角度である、導光部材である。
【選択図】図6
Description
内部に光が導入されるマイクロチップ111は、通常、PDMS等の光透過性が良好なシリコーン樹脂から構成される。LOTの場合、マイクロチップ111はタブレット端末105の表面に設置されることが前提となる。よって、LOTにおける分析用のマイクロチップ111の形状は、板状となり、少なくともLOT表面と密接するマイクロチップ111表面の下面側は、水平面となる。以下、上記したマイクロチップ111表面の下面側を「下側表面112」と称する。
(1)マイクロチップ111内部を上記水平方向に進行する光が45度の角度で全反射する全反射面を、マイクロチップ111に設ける(以下、〔構造1〕と称する)。
(2)上記進行光を45度の角度で臨界反射をさせるための穴を、マイクロチップ111に設ける(以下、〔構造2〕と称する)。
以下、上記〔構造1〕〔構造2〕の構成例について、具体的に説明する。なお、図3及び図4を用いて以下に例示する構造1、構造2などの構造は、本願出願時点で非公知の構造である。
構造1の構成例を図3に示す。同図に示す構造1は、マイクロチップ121内部の導光路122を上記水平方向に進行する光の光軸123に対し45度傾斜した金属等の材料からなる反射板125をマイクロチップ121の光導出部127に埋設して、45度全反射面を構築した構造である。なお、図示は省略するが、導光路122を進行する光の光軸123に対し45度傾斜した傾斜面をマイクロチップの光導出部127に設け、この傾斜面に金属材料を蒸着して構成してもよい。
図3に示す構造1の構造によれば、上記のように傾斜した反射板125に入射した、マイクロチップ121内部の導光路122を上記水平方向に進行する光を90度折り返すことが可能となる。
構造2の構成例を図4に示す。同図に示すように、構造2は、マイクロチップ129内部の導光路130を上記水平方向に進行する光が入射した際、この光が45度の臨界反射を行うための斜面を有する導光孔131を、マイクロチップ129の光導出部133に設けたものである。
一般に、マイクロチップ129を構成するシリコーン樹脂の屈折率は、大気の屈折率より大きい。この特性を利用して、構造2においては、シリコーン樹脂からなるマイクロチップ129の導光孔131に大気との界面を有する斜面135が設けられる。大気に対するマイクロチップ129(シリコーン樹脂)の臨界角以上の入射角で斜面135を形成する導光孔131の底面に入射すると、当該光は斜面135により全反射される。
例えば、シリコーン樹脂の屈折率が1.45、大気の屈折率を1.0としたとき、臨界反射を起こす臨界角θcは、θc=arcsin(1.45/1)=約0.761(rad)となり、約43.6度となる。すなわち、画像面137(例えば、流路の試料から放出される蛍光の発光面)から上記水平方向に進行して斜面に入射する光の広がりが±1.4度であれば、この光は臨界反射する。
このPDMSの屈折率は、約1.41であり、臨界角は約0.788(rad)=約45.2度となり、45度を超えてしまう。そのため、臨界反射条件を用いて、導光路130を上記水平方向に進行する光を90度折り返すことはできない。
すなわち、大気とシリコーン樹脂との屈折率差を利用し、シリコーン樹脂の導光路を上記水平方向進行する光(光軸19の方向は、水平方向とする)を、一旦、大気中(気体光路部13)に導出し、導出した光を面Aから再びシリコーン樹脂(光導出部材17)内に導入する。ここで、面Aのシリコーン樹脂の導光路を進行する光の光軸に対する角度を調整することにより、屈折面Aにおける入射光の屈折方向を鉛直下向き方向に屈折させる。
Claims (8)
- 光を外部に導出する光導出部を備え、主にシリコーン樹脂からなる板状体の導光部材であって、
光路が気体で充填されている第1気体光路部と、
前記第1気体光路部の光軸である第1光軸に対して第1角度だけ傾いて前記第1気体光路部の端を形成する第1斜面と、
前記第1光軸に対して第2角度だけ傾いた第2斜面とを備え、
前記第1角度は、前記第1光軸を進行して前記第1斜面で屈折した第1屈折光のうち前記第2斜面に到達する光が存在する角度であり、
前記第2角度は、前記第2斜面に到達する前記第1屈折光のうち前記第2斜面で臨界反射される光が存在する角度である、導光部材。 - 前記第1気体光路部とは別に、光路が気体で充填されている第2気体光路部をさらに備え、
前記第2斜面は、前記第2気体光路部の端を形成し、
前記第2角度は、前記第2気体光路部の光軸である第2光軸を進行して前記第2斜面で屈折した第2屈折光のうち前記第1斜面に到達する光が存在する角度であり、
前記第1角度は、前記第1斜面に到達する前記第2屈折光のうち前記第1斜面で臨界反射される光が存在する角度である、請求項1記載の導光部材。 - 前記第1斜面及び前記第2斜面の間の光路にPDMSが充填されており、
前記第1光軸に対して前記第1斜面がなす角度α(0°≦α≦90°)、及び、前記第2光軸に対して前記第2斜面がなす角度β(0°≦β≦90°)について、
51.0°≦α≦55.55°であり、かつ、51.0°≦β≦55.55°である、請求項2記載の導光部材。 - 51.17°≦α≦52.5°であり、かつ、51.17°≦β≦52.5°である、請求項3記載の導光部材。
- 前記第1光軸と前記第2光軸とが平行であり又は一致しており、
αの値とβの値とが等しい、請求項3又は4記載の導光部材。 - 前記第1気体光路部、前記第1斜面、前記第2気体光路部及び前記第2斜面に対応する組み合わせとして、2以上の自然数nに対して、第(2n―1)気体光路部、第(2n―1)斜面、第2n気体光路部及び第2n斜面の組み合わせをさらに1つ以上備える、請求項2から5のいずれかに記載の導光部材。
- 入射した光を外部に導出する光導出部材であって、
錐体の形状又は錐体の一部を切り取った立体形状を備え、
前記立体形状は、側面及び底面を有し、
前記立体形状は、PDMSが充填されており、
前記底面に対する前記側面の仰角は、51.0°以上であり、かつ、55.55°以下である、光導出部材。 - 主にシリコーン樹脂からなる板状体の導光部材を用いた光導出方法であって、
前記導光部材は、
光路が気体で充填されている第1気体光路部と、
前記第1気体光路部の光軸である第1光軸に対して第1角度だけ傾いて前記第1気体光路部の端を形成する第1斜面と、
前記第1光軸に対して第2角度だけ傾いた第2斜面とを備え、
前記第1角度は、前記第1光軸を進行して前記第1斜面で屈折した第1屈折光のうち前記第2斜面に到達する光が存在する角度であり、
前記第2角度は、前記第2斜面に到達する前記第1屈折光のうち前記第2斜面で臨界反射される光が存在する角度であり、
前記第1斜面に対して前記第1光軸に沿って光を入射させる入射ステップを含む、光導出方法。
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