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WO2016199304A1 - 光学特性検出光学系、測定プローブおよび光学特性検出装置 - Google Patents

光学特性検出光学系、測定プローブおよび光学特性検出装置 Download PDF

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WO2016199304A1
WO2016199304A1 PCT/JP2015/067081 JP2015067081W WO2016199304A1 WO 2016199304 A1 WO2016199304 A1 WO 2016199304A1 JP 2015067081 W JP2015067081 W JP 2015067081W WO 2016199304 A1 WO2016199304 A1 WO 2016199304A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
detection
optical
light receiving
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2015/067081
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
哲大 岡
花野　和成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G01N21/552—Attenuated total reflection

Definitions

  • the present invention relates to an optical characteristic detection optical system used when detecting the refractive index of a test object such as a living body, a measurement probe including the optical characteristic detection optical system, and an optical characteristic detection device.
  • the refractive index of the test object is obtained using the attenuated total reflection method or the surface plasmon resonance method, and the characteristics of the test object are determined based on the obtained refractive index.
  • Devices for analysis are known.
  • the attenuated total reflection method or surface plasmon resonance method information on the angle of incidence of light on the test surface of the specimen is usually obtained, and the total reflection critical angle or plasmon resonance angle is calculated based on the obtained angle of incidence information.
  • the optical characteristics of the test object are analyzed using either the calculation method for calculating the wavelength, the wavelength information, and the calculation method for calculating the total reflection critical angle or the plasmon resonance angle based on the acquired wavelength information. That is, in the attenuated total reflection method or the surface plasmon resonance method, a method of acquiring either the incident angle information or the wavelength information is common.
  • Patent Document 1 describes a technique for analyzing the characteristics of a test object by simultaneously acquiring incident angle information and wavelength information.
  • a white light source a prism with a test object attached to the bottom surface, a spectral slit, a spectroscope, a two-dimensional photodetector, which are arranged in parallel with the angular spread direction of the reflected light reflected from the prism, And analyzing the characteristics of the test object by obtaining a binary image showing the incident angle information and the wavelength information at the same time.
  • the penetration depth of the evanescent wave on the detection surface used for detection greatly depends on the wavelength. Therefore, when only the incident angle information is acquired, there is a problem that it is not possible to deal with test objects of various sizes in the measurement at a single wavelength.
  • the calculation method for calculating the total reflection critical angle or the plasmon resonance angle based on the wavelength information requires a spectroscope and a high-intensity white light source, which increases the size of the apparatus. was there.
  • the present invention has been made in view of the above, and an optical characteristic detection optical system, a measurement probe, and an optical characteristic detection apparatus that can be downsized even when incident angle information and wavelength information are acquired.
  • the purpose is to provide.
  • an optical characteristic detection optical system includes a light source unit in which a plurality of light emitting points that emit light having different wavelength bands are arranged, and a predetermined refraction.
  • a detection unit having a detection surface that is formed using a member having a refractive index and that contacts a test object; a first optical member that guides light emitted from each of the plurality of light emitting points to the detection surface; and the detection A light receiving unit capable of receiving light from a surface and a second optical member for guiding light from the detection surface to the light receiving unit.
  • the detection unit is characterized in that a metal film is formed on the detection surface.
  • the optical characteristic detection optical system is the above invention, wherein the incident angle of the light emitted from each of the plurality of light emitting points to the detection surface is between the maximum angle and the minimum angle, It includes an angle satisfying a plasmon resonance condition determined from a refractive index of the test object, a refractive index of the detection unit, a material of the metal film, a film thickness, and a wavelength emitted from each of the plurality of light emitting points. .
  • the optical characteristic detection optical system is the above invention, wherein the incident angle of the light emitted from each of the plurality of light emitting points to the detection surface is between the maximum angle and the minimum angle, It includes an angle that satisfies a total reflection condition determined from a refractive index of the test object, a refractive index of the detection unit, and a wavelength emitted from each of the plurality of light emitting points.
  • the detection surface is arranged at an optically substantially pupil position with each of the plurality of light emitting points as an object surface.
  • the light source section includes a surface emitting laser array in which the plurality of light emitting points are two-dimensionally arranged.
  • the light receiving section includes a light receiving element that detects light from the detection surface guided by the second optical member. .
  • the detection surface and the light receiving surface of the light receiving unit are in an optically conjugate positional relationship.
  • the light receiving section receives light guided from the second optical member at one end, and propagates the received light. It has a light receiving fiber which radiate
  • the detection surface and the one end of the light receiving fiber are in an optically conjugate positional relationship.
  • the light receiving section receives light guided from the second optical member at one end, and propagates the received light. It has a plurality of light receiving fibers emitted from the other end, and a light receiving element for detecting the amount of received light emitted from each of the plurality of light receiving fibers.
  • the plurality of light emitting points and the one end of each of the plurality of light receiving fibers are in an optically conjugate positional relationship.
  • the light receiving unit includes a plurality of light receiving elements that detect light from the detection surface guided by the second optical member in a two-dimensional manner. It has the light receiving element array arranged, It is characterized by the above-mentioned.
  • each of the plurality of light emitting points and each of the plurality of light receiving elements are in an optically conjugate positional relationship.
  • the light source unit includes a plurality of light sources that emit light in different wavelength bands, and one end of the light emitted from each of the plurality of light sources. And a plurality of irradiation fibers that propagate the received light and emit the light from the other end.
  • the light source unit includes a linear light emitting array in which the plurality of light emitting points are arranged in a line, and the light receiving unit is the second optical member.
  • a light receiving element array in which a plurality of light receiving elements for detecting light from the detection surface guided by the two-dimensional array are two-dimensionally arranged.
  • the optical characteristic detection optical system according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the linear light emitting array and the light receiving element array are in an optically conjugate positional relationship.
  • the linear light-emitting array is disposed corresponding to each of the slit array in which a plurality of slits are formed and the plurality of slits, and is different from each other.
  • a light source array that irradiates light having a wavelength band.
  • the linear light-emitting array has a cylindrical lens array provided between the light source array and the slit array.
  • the linear light-emitting array includes: a light source that emits light having a predetermined wavelength band; a slit array in which a plurality of slits are formed; And a plurality of filters having different wavelength transmission characteristics provided in each of the slits.
  • a measurement probe includes the above-described optical characteristic detection optical system, and is characterized in that the detection surface is disposed so as to be in contact with the test object.
  • an optical property detection apparatus includes the optical property detection optical system described above, a calculation unit that calculates a refractive index of the test object based on intensity information of the light received by the light receiving unit, It is provided with.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical property detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a detection result of the light receiving unit in the optical property detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical characteristic detection device according to a modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a detection result of the light receiving unit in the optical characteristic detection device according to the modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical property detection apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical property detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a detection result of the light receiving unit in the optical property detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical characteristic detection device according to a modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical property detection apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical characteristic detection device according to a modification of the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical property detection device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical characteristic detection device according to a modification of the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical characteristic detection apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical characteristic detection device according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram schematically illustrating the configuration of the slit portion according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram schematically illustrating a detection result of the light receiving unit in the optical characteristic detection device according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical characteristic detection device according to a modification of the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a perspective view of a cylindrical lens in an optical characteristic detection device according to a modification of the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a top view of the light source unit of the optical characteristic detection device according to the modification of the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a side view of the light source unit of the optical characteristic detection device according to the modification of the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical property detection device according to Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 20 is a diagram schematically showing the configuration of the slit portion according to Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 21 is a diagram schematically showing a detection result of the light receiving unit in the optical characteristic detection device according to the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a diagram schematically showing the detection result of the light receiving unit in the optical characteristic detection device according to the modification of the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical property detection device according to Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 20 is a diagram schematically showing the configuration of the slit portion according to Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 21 is a diagram schematically showing a detection result
  • FIG. 23 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the optical characteristic detection device according to the eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a diagram schematically showing a configuration of a light source unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a diagram schematically showing a configuration of a light source unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 26 is a diagram schematically showing a configuration of a light source unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is a diagram schematically showing the detection result of the light receiving unit when the configuration of the light source unit according to another embodiment of the present invention is used.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical property detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a refractive index detection device that detects the refractive index of a test object will be described as an optical property detection device.
  • a refractive index detection device 1 shown in FIG. 1 converts a light source unit 2 in which a plurality of light emitting points emitting light in different wavelength bands are arranged in a two-dimensional manner, and converts light emitted from the light source unit 2 into substantially parallel light.
  • the second optical member 6 that guides the light from the detection unit 5, the light receiving unit 7 that detects the amount of light received from the second optical member 6, and the control that controls the configuration of each unit of the refractive index detection device 1.
  • Part 8 In the first embodiment, the light source unit 2, the first optical member 3, the polarizing member 4, the detection unit 5, the second optical member 6 and the light receiving unit 7 function as a refractive index detection optical system (optical characteristic detection optical system). .
  • the light source unit 2 is configured by using a surface emitting laser array, and light sources 21 to 29 that emit light having different wavelength bands are arranged two-dimensionally.
  • the light sources 21 to 29 emit light in a time division manner under the control of the control unit 8.
  • the number of light sources of the light source unit 2 is nine.
  • the present invention is not limited to this.
  • the first optical member 3 is configured using at least a collimating lens.
  • the first optical member 3 converts the light emitted from each of the light sources 21 to 29 of the light source unit 2 into substantially parallel light, and causes the substantially parallel light to enter the detection surface 521 of the detection unit 5.
  • the incident angle of the light emitted from each of the light sources 21 to 29 of the light source unit 2 to the detection surface 521 in the detection unit 5 (hereinafter simply referred to as “incident angle to the detection surface 521”) is the maximum angle and the minimum angle.
  • the incident angle to the detection surface 521 includes 68 to 75 degrees between the maximum angle and the minimum angle.
  • the incident angle on the detection surface 521 includes 67 to 76 degrees between the maximum angle and the minimum angle.
  • the incident angle on the detection surface 521 is between 69 degrees and 73 degrees, and the pitch of each incident angle on the detection surface 521 is between 0.2 degrees and 2 degrees. .
  • the refractive index of the specimen SP is assumed to be 1.3 to 1.4, more specifically 1.33 to 138.
  • the refractive index of the detection unit 5 is 1.38 to 1.80, preferably 1.43 to 1.49.
  • the wavelength emitted from each of the light sources 21 to 29 in the light source unit 2 is 405 nm to 2000 nm.
  • the light sources 21, 22, and 23 in the front row in FIG. 1 are red light sources (620 nm to 750 nm)
  • the light sources 27, 28, and 29 in the back row are blue light sources (405 nm to 495 nm)
  • the light sources 24, 25, and 26 may be green light sources (495 nm to 570 nm).
  • the polarizing member 4 is disposed on the optical path between the first optical member 3 and the detection unit 5.
  • the polarization member 4 transmits a specific polarization component among the substantially parallel light components converted by the first optical member 3.
  • the polarizing member 4 is configured using a polarizing plate.
  • the detection unit 5 is arranged so as to have different predetermined angles with respect to each of the first optical member 3 and the second optical member 6. Specifically, the detection unit 5 is arranged such that the optical axes of the first optical member 3 and the polarization member 4 and the surface on which light is incident or emitted in the detection unit 5 are approximately 45 degrees, and the second It arrange
  • the detection unit 5 includes a prism 51 and a metal film 52 formed on the detection surface 521 in contact with the test object SP. As described above, the refractive index of the prism 51 is 1.38 to 1.80, preferably 1.43 to 1.49.
  • the metal film 52 is composed of, for example, gold, silver and platinum alone or in combination.
  • the thickness of the metal film 52 is 10 to 200 nm, preferably 10 to 50 nm, and more preferably 32 nm. In this case, the reflected light intensity due to resonance can be reduced to near zero.
  • the metal film 52 is disposed at an optical substantially pupil position 522 formed by the first optical member 3 with each of the light sources 21 to 29 of the light source unit 2 as object surfaces.
  • the second optical member 6 guides the light from the detection unit 5 to the light receiving unit 7.
  • the second optical member 6 includes a collimating lens 61 and a collimating lens 62.
  • the light receiving unit 7 detects the amount of light received from the second optical member 6 and outputs the detection result to the control unit 8.
  • the light receiving unit 7 is configured using a single PD (Photo Diode) light receiving sensor. Note that a single light receiving sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) may be used instead of the PD light receiving sensor of the light receiving unit 7.
  • the light receiving surface 7a of the light receiving unit 7 and the detection surface 521 of the detecting unit 5 are in an optically conjugate positional relationship.
  • the control unit 8 is configured using a CPU (Central Processing Unit) or the like, and controls each unit of the refractive index detection apparatus 1.
  • the control unit 8 includes a calculation unit 81 that calculates the refractive index of the test object SP based on the light intensity information input from the light receiving unit 7.
  • the light sources 21 to 29 of the light source unit 2 sequentially emit light having different wavelength bands at different timings under the control of the control unit 8.
  • Light emitted from the light source 21 of the light source unit 2 is converted into substantially parallel light by the first optical member 3.
  • the substantially parallel light converted by the first optical member 3 enters the detection unit 5 via the polarizing member 4.
  • the light incident on the detection unit 5 is reflected by the detection surface 521.
  • the amount of light reflected by the detection surface 521 of the detector 5 is guided by the second optical member 6 and detected by the light receiver 7.
  • light emitted from each of the light sources 22 to 29 of the light source unit 2 passes through the same optical path as the light emitted from the light source 21 described above, and is detected by the light receiving unit 7.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a detection result of the light receiving unit 7.
  • the horizontal axis represents the incident angle
  • the vertical axis represents the amount of received light.
  • Curve L1 represents a resonance curve between the amount of received light having a red wavelength band and the incident angle
  • curve L2 represents a resonance curve between the amount of received light having a green wavelength band and the incident angle
  • curve L3. Shows a resonance curve between the amount of received light having a blue wavelength band and the incident angle.
  • FIG. 2 shows an example in which the optical characteristics are detected by measuring the amount of received light at an incident angle of 9 or more in each of the wavelength bands of the three colors.
  • the refractive index detection apparatus 1 can acquire intensity information in discrete wavelength information and discrete angle information. For this reason, the calculation unit 81 can detect the refractive index and optical dispersion of the test object SP based on the intensity information from the light receiving unit 7.
  • the detection includes the light source unit 2 in which a plurality of light emitting points that emit light having different wavelength bands are arranged, and the detection surface 521 that contacts the test object SP.
  • a first optical member 3 that guides the light emitted from each of the light source 21 to the light source 29 to the detection surface 521, a second optical member 6 that guides the light from the detection surface 521 to the light receiving unit 7,
  • the refractive index of the test object SP, the material of the detection unit 5, and the material of the metal film 52 are between the maximum angle and the minimum angle of the incident angle to the detection surface 521. And an angle satisfying the surface plasmon resonance condition determined from the film thickness and the wavelength of the light emitted from the light source unit 2, highly sensitive detection by surface plasmon resonance can be performed with a simple configuration.
  • the detection surface 521 of the detection unit 5 is arranged at the optically approximate pupil position with each of the light sources 21 to 29 as the object plane, so that the detection of the detection unit 5 is performed. Since light can be irradiated to substantially the same location on the surface 521, it is difficult to depend on the position and part of the test object SP, the detection performance can be ensured, and a two-dimensional sensor such as a CCD or CMOS is not required. Therefore, it can be manufactured at low cost.
  • the light receiving unit 7 is configured by using a single optical element, a simple configuration and an inexpensive configuration can be achieved.
  • the detection surface 521 of the detection unit 5 and the light reception surface 7a of the light reception unit 7 are in an optically conjugate positional relationship, so that it is based on incident angle information and wavelength information. Even when optical characteristics are acquired, detection can be performed independently for each incident angle.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical characteristic detection device according to a modification of the first embodiment of the present invention.
  • an optical characteristic a refractive index detection device that detects a refractive index of a test object will be described as an optical characteristic detection device.
  • the polarizing member 4 is deleted from the configuration of the refractive index detection device 1 according to Embodiment 1 described above.
  • the detection unit 5a is arranged so as to have different predetermined angles with respect to each of the first optical member 3 and the second optical member 6. Specifically, the detection unit 5a is arranged such that the optical axis of the first optical member 3 and the surface on which light is incident or emitted from the detection unit 5a are approximately 45 degrees, and the second optical member 6 The optical axis and the surface on which light enters or exits in the detection unit 5a are arranged to be approximately 45 degrees.
  • the detection unit 5a is configured using a prism.
  • the refractive index of the detector 5a is 1.38 to 1.80, more preferably 1.43 to 1.49.
  • the detection surface 5a1 of the detection unit 5a is disposed at an optical approximate pupil position 5a2 formed by the first optical member 3 with each of the light sources 21 to 29 of the light source unit 2 as object surfaces. Further, the detection surface 5a1 of the detection unit 5a and the light receiving surface 7a of the light receiving unit 7 are in an optically conjugate positional relationship. Furthermore, the substantially parallel light converted by the first optical member 3 is incident on the detection unit 5a.
  • the incident angle of the light emitted from each of the light sources 21 to 29 in the light source unit 2 to the detection surface 5a1 of the detection unit 5a (hereinafter simply referred to as “incident angle to the detection surface 5a1”) is the maximum angle and the minimum angle.
  • the angle between the refractive index of the object SP and the refractive index of the detector 5a and the angle satisfying the total reflection condition determined from the wavelengths of the light emitted from each of the light sources 21 to 29 in the light source unit 2 is included.
  • the incident angle to the detection surface 5a1 includes 68 degrees and 75 degrees between the maximum angle and the minimum angle, and more preferably includes 67 degrees and 76 degrees.
  • the incident angle on the detection surface 5a1 is between 69 degrees and 73 degrees
  • the pitch of each incident angle on the detection surface 5a1 is between 0.2 degrees and 2 degrees. .
  • the light sources 21 to 29 of the light source unit 2 emit light having different wavelength bands under the control of the control unit 8.
  • the light sources 21, 22, and 23 in the front row in FIG. 3 are red light sources
  • the light sources 27, 28, and 29 in the far row are blue light sources
  • the light sources 24, 25, and 26 in the middle row are green light sources.
  • the light emitted from the light source 21 of the light source unit 2 is converted into substantially parallel light by the first optical member 3.
  • the substantially parallel light converted by the first optical member 3 enters the detector 5a.
  • the light incident on the detection unit 5a is reflected by the detection surface 5a1 of the detection unit 5a.
  • the amount of light reflected by the detection surface 5 a 1 of the detection unit 5 a is guided by the second optical member 6 and detected by the light receiving unit 7. Further, light emitted from each of the light sources 22 to 29 of the light source unit 2 passes through the same optical path as the light emitted from the light source 21 described above, and is detected by the light receiving unit 7.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the detection result of the light receiving unit 7.
  • the horizontal axis indicates the incident angle
  • the vertical axis indicates the amount of received light.
  • Curve L11 shows the relationship between the amount of received light having the red wavelength band and the incident angle
  • curve L12 shows the relationship between the amount of received light having the green wavelength band and the incident angle
  • curve L13 shows the blue color. The relationship between the amount of light received in the wavelength band and the incident angle is shown.
  • FIG. 4 shows an example in which the optical characteristics are detected by measuring the amount of received light at an incident angle of 9 or more in each wavelength band of three colors.
  • the refractive index detection device 1a can acquire intensity information in discrete wavelength information and discrete angle information. For this reason, the calculation unit 81 can detect the refractive index and optical dispersion of the test object SP based on the intensity information from the light receiving unit 7.
  • the refractive index of the test object SP, the refractive index of the detection unit 5 and the refractive index between the maximum angle and the minimum angle of the incident angle on the detection surface 5a1 are as follows. Since the angle including the total reflection condition determined from the wavelength of the light emitted from the light source unit 2 is included, the optical characteristics based on the discrete incident angle information and the discrete wavelength information are obtained by the total reflection critical method. However, it can be reduced in size and can be manufactured at low cost because a two-dimensional sensor such as a CCD or CMOS is not required.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical property detection apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • an optical characteristic a refractive index detection device that detects a refractive index of a test object will be described as an optical characteristic detection device.
  • the light receiving unit 7 b includes a light receiving fiber 71 and a light receiving element 72.
  • the light receiving fiber 71 is configured using a multimode optical fiber.
  • the light receiving fiber 71 receives light from the second optical member 6 at the incident end 71 a, propagates the received light, and emits it to the light receiving element 72.
  • the incident end 71a of the light receiving fiber 71 and the detection surface 521 of the detector 5 are arranged at optically conjugate positions.
  • the light receiving element 72 detects the amount of light emitted from the light receiving fiber 71 and outputs the detection result to the control unit 8.
  • the light receiving element 72 is configured using a PD light receiving sensor.
  • the light sources 21 to 29 of the light source unit 2 emit light having different wavelength bands under the control of the control unit 8.
  • the light emitted from the light source 21 of the light source unit 2 is converted into substantially parallel light by the first optical member 3.
  • the substantially parallel light converted by the first optical member 3 enters the detection unit 5 via the polarizing member 4.
  • the light incident on the detection unit 5 is reflected by the detection surface 521 of the detection unit 5.
  • the light reflected by the detection surface 521 of the detection unit 5 enters the light receiving fiber 71 via the second optical member 6.
  • the amount of light incident on the light receiving fiber 71 is detected by the light receiving element 72.
  • light emitted from each of the light sources 22 to 29 of the light source unit 2 passes through the same optical path as the light emitted from the light source 21 described above, and is detected by the light receiving element 72.
  • the light receiving unit 7b is configured by the single light receiving fiber 71 and the light receiving element 72, whereby the detection system can be reduced in diameter and the size can be reduced.
  • a two-dimensional sensor such as a CCD or CMOS is not required, it can be manufactured at low cost.
  • the incident end 71a (end surface) of the light receiving fiber 71 and the detection surface 521 of the detection unit 5 are in an optically conjugate positional relationship, discrete incident angle information and Even when optical characteristics based on discrete wavelength information are acquired, the size can be reduced.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical characteristic detection device according to a modification of the second embodiment of the present invention.
  • an optical characteristic a refractive index detection device that detects a refractive index of a test object will be described as an optical characteristic detection device.
  • the polarizing member 4 is deleted from the configuration of the refractive index detection device 1b according to Embodiment 2 described above.
  • the light sources 21 to 29 of the light source unit 2 emit light having different wavelength bands under the control of the control unit 8.
  • the light emitted from the light source 21 of the light source unit 2 is converted into substantially parallel light by the first optical member 3.
  • the substantially parallel light converted by the first optical member 3 enters the detector 5a.
  • the light incident on the detection unit 5a is reflected by the detection surface 5a1 of the detection unit 5a.
  • the light reflected by the detection surface 5a1 of the detection unit 5a enters the light receiving fiber 71 via the second optical member 6.
  • the amount of light incident on the light receiving fiber 71 is detected by the light receiving element 72.
  • light emitted from each of the light sources 22 to 29 of the light source unit 2 passes through the same optical path as the light emitted from the light source 21 described above, and is detected by the light receiving element 72.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical property detection apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • an optical characteristic a refractive index detection device that detects a refractive index of a test object will be described as an optical characteristic detection device.
  • the light sources 21 to 29 of the light source unit 2 and the light receiving surface 7a of the light receiving unit 7c are in an optically conjugate positional relationship.
  • the second optical member 6d collects the light reflected from the detection unit 5 and enters the light receiving surface 7a of the light receiving unit 7c.
  • the second optical member 6d is configured using a condensing lens.
  • the light receiving unit 7c is configured using a light receiving element array in which a plurality of light receiving elements that detect the amount of light received from the detection surface 521 of the detection unit 5 guided by the second optical member 6d are two-dimensionally arranged. Is done.
  • the light receiving unit 7 c outputs the detection result to the control unit 8.
  • the refractive index detection device 1d configured in this manner simultaneously emits light having different wavelength bands from the light source 21 to the light source 29 under the control of the control unit 8.
  • the light emitted from the light source 21 of the light source unit 2 is converted into substantially parallel light by the first optical member 3.
  • the substantially parallel light converted by the first optical member 3 enters the detection unit 5 via the polarizing member 4.
  • the light incident on the detection unit 5 is reflected by the detection surface 521.
  • the light reflected by the detection surface 521 of the detection unit 5 is collected by the second optical member 6d.
  • the light condensed by the second optical member 6d enters the light receiving surface 7a of the light receiving unit 7c.
  • light emitted from each of the light sources 22 to 29 of the light source unit 2 passes through the same optical path as the light emitted from the light source 21 described above, and is detected by the light receiving unit 7c.
  • the light receiving unit 7d is configured by one light receiving element array, so that the emission timings of the light sources 21 to 29 in the light source unit 2 can be made simultaneous, thereby achieving discrete operation.
  • the incident angle information and the discrete wavelength information can be acquired simultaneously.
  • each of the light sources 21 to 29 of the light source unit 2 and the light receiving surface 7a of the light receiving unit 7c are in an optically conjugate positional relationship, the incident angle information and wavelength Even when information is acquired at the same time, the size can be reduced.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical characteristic detection apparatus according to a modification of the third embodiment of the present invention.
  • an optical characteristic a refractive index detection device that detects a refractive index of a test object will be described as an optical characteristic detection device.
  • the polarizing member 4 is deleted from the configuration of the refractive index detection device 1d according to Embodiment 3 described above.
  • the light sources 21 to 29 each emit light having different wavelength bands under the control of the control unit 8.
  • the light emitted from the light source 21 of the light source unit 2 is converted into substantially parallel light by the first optical member 3.
  • the substantially parallel light converted by the first optical member 3 enters the detector 5a.
  • the light incident on the detection unit 5 is reflected by the detection surface 5a1.
  • the light reflected by the detection surface 5a1 of the detection unit 5a is collected by the second optical member 6d.
  • the light condensed by the second optical member 6d enters the light receiving surface 7a of the light receiving unit 7c.
  • light emitted from each of the light sources 22 to 29 of the light source unit 2 passes through the same optical path as the light emitted from the light source 21 described above, and is detected by the light receiving unit 7c.
  • the light receiving unit 7c is configured by one light receiving element array, so that the emission timings of the light sources 21 to 29 in the light source unit 2 can be made simultaneously.
  • discrete incident angle information and discrete wavelength information can be acquired simultaneously.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical property detection device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • an optical characteristic a refractive index detection device that detects a refractive index of a test object will be described as an optical characteristic detection device.
  • the second optical member 6f collects the light reflected by the detection surface 521 of the detection unit 5 and emits it to the light receiving unit 7f.
  • the second optical member 6f is configured using a condensing lens.
  • the light receiving unit 7 f includes a light receiving member 73 and a light receiving element 72.
  • the light receiving member 73 is configured using a plurality of optical fibers.
  • the light receiving member 73 includes a first light receiving fiber 731 to a ninth light receiving fiber 739.
  • Each incident end 731 a of the first light receiving fiber 731 to the ninth light receiving fiber 739 receives light from the detection unit 5.
  • Each of the first light receiving fiber 731 to the ninth light receiving fiber 739 propagates the light received from the detection unit 5 and emits it to the light receiving element 72.
  • the incident ends 731a of the first light receiving fiber 731 to the ninth light receiving fiber 739 and the light sources 21 to 29 of the light source unit 2 are in an optically conjugate positional relationship.
  • the light sources 21 to 29 of the light source unit 2 emit light having different wavelength bands sequentially or simultaneously.
  • the light emitted from the light source 21 of the light source unit 2 is converted into substantially parallel light by the first optical member 3.
  • the substantially parallel light converted by the first optical member 3 enters the detection unit 5 via the polarizing member 4.
  • the light incident on the detection unit 5 is reflected by the detection surface 521 of the detection unit 5.
  • the light reflected by the detection surface 521 of the detection unit 5 is collected by the second optical member 6f.
  • the light condensed by the second optical member 6 f enters the first light receiving fiber 731.
  • the amount of light incident on the first light receiving fiber 731 is detected by the light receiving element 72.
  • each of the light sources 22 to 29 of the light source unit 2 passes through the same optical path as the light emitted from the light source 21 and passes through the second light receiving fiber 732 to the ninth light receiving fiber 739. It is detected by the light receiving element 72.
  • the light receiving unit 7f is constituted by the first light receiving fiber 731 to the ninth light receiving fiber 739 and the light receiving element 72, so that the detection system can be reduced in diameter. At the same time, the size can be reduced.
  • the detection surface 521 of the detection unit 5 and the incident ends 731a (end surfaces) of the first light receiving fiber 731 to the ninth light receiving fiber 739 are arranged at optically conjugate positions.
  • the size can be reduced.
  • a discrete incident angle is obtained.
  • Optical characteristics based on information and discrete wavelength information can be acquired sequentially or simultaneously.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical characteristic detection device according to a modification of the fourth embodiment of the present invention.
  • an optical characteristic a refractive index detection device that detects a refractive index of a test object will be described as an optical characteristic detection device.
  • the refractive index detection device 1g shown in FIG. 10 includes a detection unit 5a instead of the refractive index detection device 1f according to the fourth embodiment described above. Furthermore, in the refractive index detection device 1g shown in FIG. 10, the polarizing member 4 is deleted from the configuration of the refractive index detection device 1f according to Embodiment 4 described above.
  • the refractive index detection device 1g configured in this manner sequentially emits light having different wavelength bands at different timings under the control of the control unit 8 or at the same time. Exit.
  • the light emitted from the light source 21 of the light source unit 2 is converted into substantially parallel light by the first optical member 3.
  • the substantially parallel light converted into substantially parallel light by the first optical member 3 enters the detection unit 5a.
  • the light incident on the detection unit 5a is reflected by the detection surface 5a1 of the detection unit 5a.
  • the light reflected by the detection surface 5a1 of the detection unit 5a is collected by the second optical member 6f.
  • the light condensed by the second optical member 6 f enters the first light receiving fiber 731.
  • the amount of light incident on the first light receiving fiber 731 is detected by the light receiving element 72.
  • each of the light sources 22 to 29 of the light source unit 2 passes through the same optical path as the light emitted from the light source 21 and passes through the second light receiving fiber 732 to the ninth light receiving fiber 739. It is detected by the light receiving element 72.
  • the first light receiving fiber 731 to the ninth light receiving fiber 739 receive the light emitted from each of the light source 21 to the light source 29, so that discrete light is emitted.
  • Information on the incident angle and the intensity information in the discrete wavelength information can be acquired sequentially or simultaneously.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical characteristic detection apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
  • an optical characteristic a refractive index detection device that detects a refractive index of a test object will be described as an optical characteristic detection device.
  • the 11 includes a light source unit 2h in place of the light source unit 2 of the refractive index detection device 1b according to the second embodiment described above.
  • the light source unit 2 h includes a light source 30 and a light emitting member 40.
  • the light source 30 emits light having different predetermined wavelengths to each of a plurality of optical fibers constituting the light emitting member 40 described later.
  • the light source 30 is configured using a plurality of light sources (semiconductor lasers) such as a laser light source.
  • the light emitting member 40 is configured using a plurality of optical fibers.
  • the light emitting member 40 is configured using two or more optical fibers.
  • the light emitting member 40 includes a first irradiation fiber 41 to a ninth irradiation fiber 49.
  • Each of the first irradiation fiber 41 to the ninth irradiation fiber 49 receives light having different wavelength bands emitted from the light source 30 and emits the light from the emission end 411.
  • the incident end 71a of the light receiving fiber 71 and the detection surface 521 of the detection unit 5 are arranged at optically conjugate positions.
  • the light source 30 emits light having a predetermined wavelength under the control of the control unit 8.
  • the light emitted from the light source 30 is emitted from the emission end 411 of the first irradiation fiber 41.
  • the light emitted from the emission end 411 of the first irradiation fiber 41 is converted into substantially parallel light by the first optical member 3.
  • the substantially parallel light converted by the first optical member 3 enters the detection unit 5 via the polarizing member 4.
  • the light incident on the detection unit 5 is reflected by the detection surface 521 of the detection unit 5.
  • the light reflected by the detection surface 521 of the detection unit 5 enters the light receiving fiber 71 via the second optical member 6.
  • the amount of light incident on the light receiving fiber 71 is detected by the light receiving element 72. Further, the light irradiated from each of the second irradiation fiber 42 to the ninth irradiation fiber 49 passes through the same optical path as the light irradiated from the first irradiation fiber 41 described above, and is detected by the light receiving element 72.
  • the light source unit 2h is configured by using the light source 30 and the first irradiation fiber 41 to the ninth irradiation fiber 49, so that the fine portion in the vicinity of the emission part of the light source unit 2h can be obtained.
  • the diameter can be reduced, and a two-dimensional sensor such as a CCD or CMOS is not necessary, and therefore can be manufactured at low cost.
  • the metal film 52 and the polarizing member 4 are not used, and the plurality of light incident angles on the detection surface 521 of the detection unit 5 are between the maximum angle and the minimum angle. If the refractive index of the object SP, the refractive index of the detector 5 and the angle satisfying the total reflection condition determined from the wavelengths emitted from the first irradiation fiber 41 to the ninth irradiation fiber 49 are included, the attenuated total reflection method is used. Simple detection can be performed.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the optical characteristic detection apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.
  • a refractive index detection device that detects a refractive index of a test object will be described as an optical characteristic detection device.
  • the refractive index detection device 1i shown in FIG. 12 replaces the light source unit 2 and the first optical member 3 of the refractive index detection device 1d according to Embodiment 3 described above with the light source unit 2i and the first optical member 3i.
  • the light source unit 2 i includes a light source array unit 31 and a slit unit 50.
  • the light source array unit 31 includes a plurality of light sources that emit light having different wavelength bands using a linear light emitting array in parallel. Specifically, the light source array unit 31 includes light sources 311 to 313 that emit light having different wavelength bands. Each of the light sources 311 to 313 is configured using a monochromatic light source (semiconductor laser) such as a laser light source.
  • a monochromatic light source semiconductor laser
  • the slit section 50 emits light emitted from each of the light sources 311 to 313 of the light source array section 31 as linear light arranged in parallel.
  • the slit part 50 includes slits 501 to 503. At least a part of the light emitted from each of the light sources 311 to 313 of the light source array unit 31 is transmitted through the slits 501 to 503 to form a linear secondary light source. Specifically, as shown in FIG. 13, the slit section 50 transmits at least a part of the light emitted from each of the light sources 311 to 313 of the light source array section 31 and emits linear light.
  • the slits 501 to 503 and the light receiving surface 7a of the light receiving unit 7 are in an optically conjugate positional relationship.
  • three light beams are shown as a part of the light emitted from the slit 501, but actually light is emitted continuously in a linear shape.
  • the first optical member 3i collects the light emitted from the linear secondary light source emitted from the light source unit 2i and causes the light to enter the detection surface 521 of the detection unit 5 at a continuous incident angle.
  • the light sources 311 to 313 emit light having different wavelength bands at different timings or simultaneously under the control of the control unit 8.
  • the slit 501 transmits at least part of the light emitted from the light source 311 and forms a linear secondary light source.
  • the light emitted from the slit 501 is collected by the first optical member 3i.
  • the light condensed by the first optical member 3 i enters the detection unit 5 via the polarizing member 4.
  • the light incident on the detection unit 5 is reflected by the detection surface 521.
  • the light reflected by the detection surface 521 of the detection unit 5 is collected by the second optical member 6d.
  • the light condensed by the second optical member 6d enters the light receiving surface 7a of the light receiving unit 7c. Further, light emitted from each of the light source 312 and the light source 313 of the light source array unit 31 passes through the same optical path as the light emitted from the light source 311 described above, and is detected by the light receiving unit 7c.
  • the detection surface 522 of the detection unit 5 is disposed at a substantially optical pupil position formed by the first optical member 3i with the slit 501 of the light source unit 2i as an object plane.
  • FIG. 14 is a diagram schematically illustrating a detection result of the light receiving unit 7c.
  • the horizontal axis indicates the incident angle
  • the vertical axis indicates the amount of received light.
  • a curve L21 represents a resonance curve between the amount of received light having a red wavelength band and the incident angle
  • a curve L22 represents a resonance curve between the amount of received light having a green wavelength band and the incident angle
  • a curve L23 Shows a resonance curve between the amount of received light having a blue wavelength band and the incident angle.
  • FIG. 14 shows an example in which optical characteristics are detected by measuring the amount of received light at substantially continuous incident angles by a large number of light receiving elements in each of the wavelength bands of the three colors.
  • the refractive index detection device 1i can acquire discrete wavelength information and continuous angle information. For this reason, the calculation unit 81 can detect the refractive index of the test object SP based on the intensity information from the light receiving unit 7.
  • the light source unit 2i is configured using the light source array unit 31 and the slit unit 50, so that continuous incident angle information and discrete wavelength information are simultaneously acquired. Even if it is a case, size reduction can be achieved.
  • continuous angle information can be acquired by arranging the light source unit 2i and the light receiving surface 7a of the light receiving unit 7c at an optically conjugate position.
  • the metal film 52 and the polarizing member 4 are not used, and the incident angles of the plurality of lights on the detection surface 521 of the detection unit 5 are between the maximum angle and the minimum angle. If it is configured to include an angle satisfying the total reflection condition determined from the refractive index of the object SP, the refractive index of the detection unit 5 and the wavelength emitted from each of the light source units 2i, simple detection by the attenuated total reflection method can be performed. it can.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical characteristic detection device according to a modification of the sixth embodiment of the present invention.
  • an optical characteristic a refractive index detection apparatus that detects the refractive index of the test object SP will be described as an optical characteristic detection apparatus.
  • the light source unit 2ii includes a light source array unit 31, a plurality of cylindrical lenses 220, and a slit unit 50.
  • the light source array unit 31 includes light sources 311 to 313 in which light sources that emit light having different wavelength bands are arranged in a line.
  • Each of the light sources 311 to 313 is configured using a monochromatic light source (semiconductor laser) such as a laser light source.
  • the cylindrical lens 220 is disposed between the light source array unit 31 and the slit unit 50.
  • the cylindrical lens 220 is formed in a convex shape toward the slit portion 50 as shown in FIG.
  • the cylindrical lens 220 has a convex shape in a direction perpendicular to the direction in which each of the light sources 311 to 313 of the light source array unit 31 is arranged and the direction in which a slit 501 of the slit unit 50 described later extends. Is formed.
  • the slit section 50 emits light emitted from each of the light sources 311 to 313 of the light source array section 31 through the cylindrical lens 220 in a linear shape.
  • the slit part 50 includes slits 501 to 503. Each of the slits 501 to 503 linearly emits light emitted from each of the light sources 311 to 313 of the light source array unit 31 via the cylindrical lens 220 (2201, 2202, 2203).
  • the light receiving surface 7a of the slit portion 50 and the light receiving portion 7c is in an optically conjugate position.
  • the slits 501 to 503 are arranged for the purpose of shielding at least part of light from the light sources 311 to 313 of the light source array unit 31 and forming a linear secondary light source having high luminance. Absent.
  • the light source unit 2ii is configured using the light source array unit 31, the plurality of cylindrical lenses 220, and the slit unit 50, whereby the light receiving surface of the light receiving unit 7c.
  • the incident angle at which surface plasmon resonance occurs and the wavelength used can be calculated.
  • Optical characteristics such as dispersion can be acquired.
  • the metal film 52 and the polarizing member 4 are not used, and the incident angles of the plurality of lights on the detection surface 521 of the detection unit 5 are between the maximum angle and the minimum angle. If it is configured to include an angle satisfying the total reflection condition determined from the refractive index of the test object SP, the refractive index of the detection unit 5 and the wavelength emitted from the light source unit 2ii, simple detection by the total reflection method can be performed. it can.
  • FIG. 19 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical property detection device according to Embodiment 7 of the present invention.
  • an optical characteristic a refractive index detection device that detects a refractive index of a test object will be described as an optical characteristic detection device.
  • a refractive index detection device 1j shown in FIG. 19 includes a light source unit 2j instead of the light source unit 2i of the refractive index detection device 1i according to Embodiment 6 described above.
  • the light source unit 2j includes a light source 32 and a slit unit 60.
  • the light source 32 is configured using a single light source such as a white light source (light emitting LED) or a xenon lamp.
  • the light source 32 emits white light under the control of the control unit 8.
  • the slit portion 60 transmits light having a predetermined wavelength band included in white light emitted from the light source 32.
  • the slit section 60 includes slits 501 to 503 and filters 501a to 503a provided in each of the slits 501 to 503.
  • the filters 501a to 503a have different wavelength transmission characteristics.
  • the filter 501a is a red filter having a high transmittance for red light
  • the filter 502a is a green filter having a high transmittance for green light
  • the filter 503a is a blue filter having a high transmittance for blue light. Specifically, as shown in FIG.
  • the slit section 60 mainly transmits light having a wavelength band that can be transmitted by each of the filters 501a to 503a with respect to the light emitted from the light source 32.
  • the light is emitted toward the optical member 3i.
  • the slits 501 to 503 and the light receiving surface 7a of the light receiving unit 7 are disposed at optically conjugate positions.
  • the light source 32 emits light under the control of the control unit 8. A part of the light emitted from the light source 32 is transmitted through the slit 501 and the filter 501a to form a linear secondary light source. The light emitted from the linear secondary light source is collected by the first optical member 3i. The light condensed by the first optical member 3 i enters the detection unit 5 via the polarizing member 4. The light incident on the detection unit 5 is reflected by the detection surface 521. The light reflected by the detection surface 521 of the detection unit 5 is collected by the second optical member 6d. The light condensed by the second optical member 6d enters the light receiving surface 7a of the light receiving unit 7c. Of the light emitted from the light source 32, the light transmitted through each of the filter 502a and the filter 503a passes through the same optical path as the light transmitted through the filter 501a and is detected by the light receiving unit 7.
  • FIG. 21 is a diagram schematically illustrating the detection result of the light receiving unit 7.
  • the horizontal axis indicates the incident angle
  • the vertical axis indicates the amount of received light.
  • a curve L31 indicates a resonance curve between the amount of received light having a red wavelength band and an incident angle
  • a curve L32 indicates a resonance curve between the amount of received light having a green wavelength band and an incident angle
  • a curve L33 Shows a resonance curve between the amount of received light having a blue wavelength band and the incident angle.
  • the refractive index detection device 1j can acquire optical characteristics based on discrete wavelength information and continuous angle information. For this reason, the calculation unit 81 can detect the refractive index of the test object SP based on the intensity information from the light receiving unit 7c.
  • the metal film 52 is not used, and the refraction of the test object SP is performed when the incident angles of the plurality of lights on the detection surface 521 of the detection unit 5 are between the maximum angle and the minimum angle. If the angle is set so as to include an angle satisfying the total reflection condition determined from the wavelength, the refractive index of the detection unit 5 and the wavelength emitted from each of the light source units 2j, simple detection by the attenuated total reflection method can be performed.
  • FIG. 22 is a diagram schematically illustrating the detection result of the light receiving unit in the optical characteristic detection device according to the modification using the attenuated total reflection method.
  • the modification examples of the refractive index detection devices 1ii and 1j can acquire optical characteristics based on discrete wavelength information and continuous angle information. For this reason, the calculation unit 81 can detect the refractive index of the test object SP based on the intensity information from the light receiving unit 7c.
  • Embodiment 8 Next, an eighth embodiment of the present invention will be described.
  • the optical axis of the first optical member 3 and the optical axis of the second optical member 6 are arranged so as to be substantially perpendicular to each other.
  • the optical axis of one optical member and the optical axis of the second optical member are arranged substantially in parallel.
  • an optical characteristic detection apparatus according to the eighth embodiment will be described.
  • symbol is attached
  • FIG. 23 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the optical characteristic detection device according to the eighth embodiment of the present invention.
  • a refractive index detection device that detects a refractive index of a test object will be described as an optical characteristic detection device.
  • the refractive index detection device 1k shown in FIG. 23 includes a measurement probe 70 and a control unit 8.
  • the measurement probe 70 includes a light source section 2, a first optical member 3, a polarizing member 4, a detection section 5k, a second optical member 6, and a light receiving section 7.
  • the detection unit 5k is configured using a prism having a substantially trapezoidal cross section.
  • the detection unit 5k has a detection surface 5k1 that comes into contact with the test object.
  • the detection surface 5k1 is arranged at an optical substantially pupil position formed by the first optical member 3 with the light sources 21 to 29 of the light source unit 2 as object surfaces.
  • a metal film 5k2 is deposited on the detection surface 5k1.
  • the detector 5k reflects the light emitted from the first optical member 3 toward the second optical member 6.
  • the light source unit 2 sequentially emits light having different wavelength bands at different timings under the control of the control unit 8.
  • Light emitted from the light source 21 of the light source unit 2 is converted into substantially parallel light by the first optical member 3.
  • the substantially parallel light converted by the first optical member 3 enters the detection unit 5k via the polarizing member 4.
  • the light incident on the detection unit 5k is reflected by the detection surface 5k1.
  • the amount of light reflected by the detection surface 5k1 of the detection unit 5k is guided by the second optical member 6 and detected by the light receiving unit 7.
  • light emitted from each of the light sources 22 to 29 of the light source unit 2 passes through the same optical path as the light emitted from the light source 21 described above, and is detected by the light receiving unit 7.
  • the size can be reduced even when the incident angle information and the wavelength information are acquired.
  • the surface emitting laser array in which each of the plurality of light sources (3 ⁇ 3) is regularly and two-dimensionally arranged is used.
  • the present invention is not limited to this.
  • a surface emitting laser array in which each light source is irregularly arranged may be used.
  • the light sources 2p1 to 2p10 that emit light having different wavelength bands may be irregularly arranged on a plane.
  • the light sources 2q1 to 2q10 that emit light having different wavelength bands may be irregularly arranged on a plane.
  • FIG. 27 is a diagram schematically illustrating the detection result of the light receiving unit 7.
  • the horizontal axis indicates the incident angle
  • the vertical axis indicates the amount of received light.
  • a curve L51 indicates a resonance curve between the amount of received light having a red wavelength band and an incident angle
  • a curve L52 indicates a resonance curve between the amount of received light having a green wavelength band and an incident angle
  • a curve L53 Shows a resonance curve between the amount of received light having a blue wavelength band and the incident angle.
  • the calculation unit 81 can detect the refractive index of the test object SP based on the intensity information from the light receiving unit 7.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications as they are, and in the implementation stage, the constituent elements can be modified and embodied without departing from the spirit of the invention.
  • Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiments. For example, some constituent elements may be deleted from all the constituent elements described in the above-described embodiments and modifications. Furthermore, you may combine suitably the component demonstrated by each embodiment and the modification.

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Abstract

入射角度情報および波長情報を同時に取得する場合であっても、小型化が可能な光学特性検出光学系、測定プローブおよび光学特性検出装置を提供する。光学特性検出光学系は、互いに異なる波長帯域を有する光を出射する複数の発光点が配列された光源部２と、所定の屈折率を有する部材を用いて形成され、被検物ＳＰと接触する検出面５２１を有する検出部５と、複数の発光点の各々から出射された光を検出面５２１へ導く第１光学部材３と、検出面５２１からの光を導光する第２光学部材６と、第２光学部材６によって導光された光を受光する受光部７と、を備える。

Description

光学特性検出光学系、測定プローブおよび光学特性検出装置
　本発明は、生体等の被検物の屈折率を検出する際に用いる光学特性検出光学系、該光学特性検出光学系を備えた測定プローブおよび光学特性検出装置に関する。
　従来、減衰全反射（Attenuated　Total　Reflection）法または表面プラズモン共鳴（Surface　Plasmon　Resonance）法等を用いて被検物の屈折率を取得し、この取得した屈折率に基づいて、被検物の特性を分析する装置が知られている。減衰全反射法または表面プラズモン共鳴法では、通常、被検物の被検面への光の入射角度情報を取得し、取得した入射角度情報に基づいて、全反射臨界角またはプラズモン共鳴角を算出する算出方法、および波長情報を取得し、取得した波長情報に基づいて全反射臨界角またはプラズモン共鳴角を算出する算出方法のどちらか一方を用いて被検物の光学特性の分析を行う。つまり、減衰全反射法または表面プラズモン共鳴法では、入射角度情報および波長情報のどちらか一方を取得する方法が一般的である。
　また、特許文献１には、入射角度情報および波長情報を同時に取得することで、被検物の特性を分析する技術が記載されている。この技術では、白色光源と、底面に被検物を貼付したプリズムと、プリズムから反射された反射光の角度広がり方向と平行に配置された分光スリット、分光器と、二次元光検出器と、を設け、入射角度情報および波長情報を同時に示す二元元画像を取得することによって、被検物の特性を分析する。
特許第３７６５０３６号公報
　しかしながら、上述した従来技術のうち、入射角度情報に基づいて全反射臨界角またはプラズモン共鳴角を算出する算出方法では、検出に用いる検出面でのエバネッセント波の浸み出し深さが波長に大きく依存するため、入射角度情報のみを取得する場合、単波長での測定において様々な大きさの被検物に対応することができないという問題点があった。
　また、上述した従来技術のうち、波長情報に基づいて全反射臨界角またはプラズモン共鳴角を算出する算出方法では、分光器および高輝度の白色光源が必要であり、装置が大型化するという問題点があった。
　さらに、上述した特許文献１では、入射角度情報および波長情報を取得するため、分光器および高輝度の白色光源が必要であり、装置が大型化するという問題点があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、入射角度情報および波長情報を取得する場合であっても、小型化を図ることができる光学特性検出光学系、測定プローブおよび光学特性検出装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光学特性検出光学系は、互いに異なる波長帯域を有する光を出射する複数の発光点が配列された光源部と、所定の屈折率を有する部材を用いて形成され、被検物と接触する検出面を有する検出部と、前記複数の発光点の各々から出射された光を前記検出面へ導く第１光学部材と、前記検出面からの光を受光可能な受光部と、前記検出面からの光を前記受光部へ導光する第２光学部材と、を備えたことを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出光学系は、上記発明において、前記検出部は、前記検出面に金属膜が成膜されていることを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出光学系は、上記発明において、前記複数の発光点の各々から出射された光の前記検出面への入射角は、その最大角と最小角との間に、前記被検物の屈折率、前記検出部の屈折率、前記金属膜の材質、膜厚および前記複数の発光点の各々が出射する波長から定まるプラズモン共鳴条件を満たす角度を含むことを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出光学系は、上記発明において、前記複数の発光点の各々から出射された光の前記検出面への入射角は、その最大角と最小角との間に、前記被検物の屈折率、前記検出部の屈折率および前記複数の発光点の各々が出射する波長から定まる全反射条件に満たす角度を含むことを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出光学系は、上記発明において、前記検出面は、前記複数の発光点の各々を物体面として、光学的な略瞳位置に配置されることを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出光学系は、上記発明において、前記光源部は、前記複数の発光点が二次元的に配列された面発光レーザアレイを有することを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出光学系は、上記発明において、前記受光部は、前記第２光学部材によって導光された前記検出面からの光を検出する受光素子を有することを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出光学系は、上記発明において、前記検出面と前記受光部の受光面は、光学的に共役な位置関係にあることを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出光学系は、上記発明において、前記受光部は、前記第２光学部材から導光された光を一方の端部で受光し、この受光した光を伝播して他方の端部から出射する受光ファイバと、前記受光ファイバから出射された光を検出する受光素子と、を有することを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出光学系は、上記発明において、前記検出面と前記受光ファイバにおける前記一方の端部は、光学的に共役な位置関係にあることを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出光学系は、上記発明において、前記受光部は、前記第２光学部材から導光された光を一方の端部で受光し、この受光した光を伝播して他方の端部から出射する複数の受光ファイバと、前記複数の受光ファイバの各々から出射された光の受光量を検出する受光素子と、を有することを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出光学系は、上記発明において、前記複数の発光点と前記複数の前記受光ファイバの各々における前記一方の端部は、光学的に共役な位置関係にあることを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出光学系は、上記発明において、前記受光部は、前記第２光学部材によって導光された前記検出面からの光を検出する複数の受光素子が二次元的に配列された受光素子アレイを有することを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出光学系は、上記発明において、前記複数の発光点の各々と前記複数の受光素子の各々は、光学的に共役な位置関係にあることを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出光学系は、上記発明において、前記光源部は、互いに異なる波長帯域の光を出射する複数の光源と、前記複数の光源の各々が出射した光を一方の端部で受光し、この受光した光を伝播して他方の端部から出射する複数の照射ファイバと、を有することを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出光学系は、上記発明において、前記光源部は、前記複数の発光点が線状に並ぶ線状発光アレイを有し、前記受光部は、前記第２光学部材によって導光された前記検出面からの光を検出する複数の受光素子が二次元的に配列された受光素子アレイを有することを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出光学系は、上記発明において、前記線状発光アレイおよび前記受光素子アレイは、光学的に共役な位置関係にあることを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出光学系は、上記発明において、前記線状発光アレイは、複数のスリットが形成されたスリットアレイと、前記複数のスリットの各々に対応して配置され、互いに異なる波長帯域を有する光を照射する光源アレイと、を有することを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出光学系は、上記発明において、前記線状発光アレイは、前記光源アレイと前記スリットアレイとの間に設けられたシリンドリカルレンズアレイを有することを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出光学系は、上記発明において、前記線状発光アレイは、所定の波長帯域を有する光を照射する光源と、複数のスリットが形成されたスリットアレイと、前記複数のスリットの各々に設けられ、互いに異なる波長透過特性を有する複数のフィルタと、を有することを特徴とする。
　また、本発明に係る測定プローブは、上記の光学特性検出光学系を備え、前記検出面が前記被検物に接触可能に配置されていることを特徴とする。
　また、本発明に係る光学特性検出装置は、上記の光学特性検出光学系と、前記受光部によって受光した前記光の強度情報に基づいて、前記被検物の屈折率を算出する算出部と、を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、入射角度情報および波長情報に基づく光学特性を取得する場合であっても、小型化を図ることができるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る光学特性検出装置における受光部の検出結果を模式的に示す図である。 図３は、本発明の実施の形態１の変形例に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。 図４は、本発明の実施の形態１の変形例に係る光学特性検出装置における受光部の検出結果を模式的に示す図である。 図５は、本発明の実施の形態２に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。 図６は、本発明の実施の形態２の変形例に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。 図７は、本発明の実施の形態３に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。 図８は、本発明の実施の形態３の変形例に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。 図９は、本発明の実施の形態４に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。 図１０は、本発明の実施の形態４の変形例に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。 図１１は、本発明の実施の形態５に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。 図１２は、本発明の実施の形態６に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。 図１３は、本発明の実施の形態６に係るスリット部の構成を模式的に示す図である。 図１４は、本発明の実施の形態６に係る光学特性検出装置における受光部の検出結果を模式的に示す図である。 図１５は、本発明の実施の形態６の変形例に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。 図１６は、本発明の実施の形態６の変形例に係る光学特性検出装置におけるシリンドリカルレンズの斜視図である。 図１７は、本発明の実施の形態６の変形例に係る光学特性検出装置の光源部の上面図である。 図１８は、本発明の実施の形態６の変形例に係る光学特性検出装置の光源部の側面図である。 図１９は、本発明の実施の形態７に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。 図２０は、本発明の実施の形態７に係るスリット部の構成を模式的に示す図である。 図２１は、本発明の実施の形態７に係る光学特性検出装置における受光部の検出結果を模式的に示す図である。 図２２は、本発明の実施の形態７における変形例に係る光学特性検出装置における受光部の検出結果を模式的に示す図である。 図２３は、本発明の実施の形態８に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。 図２４は、本発明のその他の実施の形態に係る光源部の構成を模式的に示す図である。 図２５は、本発明のその他の実施の形態に係る光源部の構成を模式的に示す図である。 図２６は、本発明のその他の実施の形態に係る光源部の構成を模式的に示す図である。 図２７は、本発明のその他の実施の形態に係る光源部の構成を用いた際の受光部の検出結果を模式的に示す図である。
　以下、本発明を実施するための形態を図面とともに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。即ち、本発明は、各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。また、同一の構成には同一の符号を付して説明する。
（実施の形態１）
　〔屈折率検出装置の構成〕
　図１は、本発明の実施の形態１に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。ここでは、光学特性として、被検物の屈折率の検出を行う屈折率検出装置を光学特性検出装置として説明する。
　図１に示す屈折率検出装置１は、互いに異なる波長帯域の光を出射する複数の発光点が二次元状に配列された光源部２と、光源部２が発した光を略平行光に変換する第１光学部材３と、第１光学部材３が変換した略平行光の成分のうち特定の偏光成分を透過する偏光部材４と、被検物ＳＰと接触する検出面を有する検出部５と、検出部５からの光を導光する第２光学部材６と、第２光学部材６からの光の受光量を検出する受光部７と、屈折率検出装置１の各部の構成を制御する制御部８と、を備える。本実施の形態１では、光源部２、第１光学部材３、偏光部材４、検出部５、第２光学部材６および受光部７が屈折率検出光学系（光学特性検出光学系）として機能する。
　光源部２は、面発光レーザアレイを用いて構成され、互いに異なる波長帯域の光を出射する光源２１～光源２９が二次元状に配列される。光源部２は、制御部８の制御のもと、光源２１～光源２９が時分割で光を出射する。なお、本実施の形態１では、光源部２の光源が９個であるが、これに限定されるわけでなく、複数、例えば２個以上あればよい。
　第１光学部材３は、少なくともコリメートレンズを用いて構成される。第１光学部材３は、光源部２の光源２１～光源２９の各々から出射された光を略平行光に変換し、この略平行光を検出部５の検出面５２１に入射させる。光源部２の光源２１～光源２９の各々から出射された光の検出部５における検出面５２１への入射角（以下、単に「検出面５２１への入射角」という）は、その最大角と最小角との間に、被検物ＳＰの屈折率、検出部５の屈折率、金属膜５２の材質、膜厚および光源部２における光源２１～光源２９の各々が出射する波長から定まるプラズモン共鳴条件を満たす角度を含む。ここで、検出面５２１への入射角は、その最大角と最小角との間に、６８度～７５度を含む。好ましくは、測定の誤差や測定光学系の物作り上の公差を考慮した場合、検出面５２１への入射角は、その最大角と最小角との間に、６７度～７６度を含む。さらにまた、検出面５２１への入射角が６９度と７３度との間にて、この検出面５２１への入射角の各々のピッチは、０.２度～２度の間であることが好ましい。また、被検物ＳＰの屈折率としては、１．３～１．４が想定され、より具体的には１.３３～１３８が想定される。また、検出部５の屈折率は、１．３８～１．８０、好ましくは１．４３～１．４９である。さらに、光源部２における光源２１～光源２９の各々が出射する波長は、４０５ｎｍ～２０００ｎｍである。例えば、図１中の手前側の列の光源２１、２２、２３を赤色光源（６２０ｎｍ～７５０ｎｍ）、奥側の列の光源２７、２８、２９を青色光源（４０５ｎｍ～４９５ｎｍ）、中間の列の光源２４、２５、２６を緑色光源（４９５ｎｍ～５７０ｎｍ）としてよい。
　偏光部材４は、第１光学部材３と検出部５の光路上に配置される。偏光部材４は、第１光学部材３が変換した略平行光の成分のうち特定偏光成分を透過する。偏光部材４は、偏光板を用いて構成される。
　検出部５は、第１光学部材３および第２光学部材６の各々に対して互いに異なる所定の角度となるように配置される。具体的には、検出部５は、第１光学部材３および偏光部材４の光軸と検出部５において光が入射または出射する面とが略４５度となるように配置されるとともに、第２光学部材６の光軸と検出部５において光が入射または出射する面とが略４５度となるように配置される。検出部５は、プリズム５１と、被検物ＳＰと接触する検出面５２１に成膜された金属膜５２と、を有する。プリズム５１の屈折率は、前述の通り、１.３８～１.８０、好ましくは１.４３～１.４９である。金属膜５２は例えば金、銀および白金を単独または組み合わせて構成される。金属膜５２の厚さは、１０～２００ｎｍ、好ましくは１０～５０ｎｍであり、より好ましくは３２ｎｍである。この場合、共鳴による反射光強度を０付近まで落とすことができる。また、金属膜５２は、光源部２の光源２１～光源２９の各々を物体面として、第１光学部材３によって形成される光学的な略瞳位置５２２に配置される。
　第２光学部材６は、検出部５からの光を受光部７へ導光する。第２光学部材６は、コリメートレンズ６１と、コリメートレンズ６２と、を有する。
　受光部７は、第２光学部材６からの光の受光量を検出し、この検出結果を制御部８へ出力する。受光部７は、単一のＰＤ（Photo　Diode）受光センサを用いて構成される。なお、受光部７のＰＤ受光センサに換えて、ＣＣＤ（Charge　Coupled　Device）またはＣＭＯＳ（Complementary　Metal　Oxide　Semiconductor）等の単一の受光センサを用いて構成してもよい。また、受光部７の受光面７ａおよび検出部５の検出面５２１は、光学的に共役な位置関係にある。
　制御部８は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）等を用いて構成され、屈折率検出装置１の各部を制御する。制御部８は、受光部７から入力された光の強度情報に基づいて、被検物ＳＰの屈折率を算出する算出部８１を有する。
　このように構成された屈折率検出装置１は、制御部８の制御のもと、光源部２の光源２１～光源２９の各々が互いに異なる波長帯域を有する光を異なるタイミングで順次出射する。光源部２の光源２１から出射された光は、第１光学部材３によって略平行光に変換される。第１光学部材３によって変換された略平行光は、偏光部材４を介して検出部５に入射する。検出部５に入射した光は、検出面５２１で反射する。検出部５の検出面５２１で反射した光の光量は、第２光学部材６によって導光され、受光部７によって検出される。また、光源部２の光源２２～光源２９の各々から発せられた光は、上述した光源２１から発せられた光と同様の光路を通り、受光部７によって検出される。
　次に、受光部７が受光する受光量について説明する。図２は、受光部７の検出結果を模式的に示す図である。図２において、横軸が入射角を示し、縦軸が受光量を示す。また、曲線Ｌ１が赤色の波長帯域を有する光の受光量と入射角との共鳴曲線を示し、曲線Ｌ２が緑色の波長帯域を有する光の受光量と入射角との共鳴曲線を示し、曲線Ｌ３が青色の波長帯域を有する光の受光量と入射角との共鳴曲線を示す。図２では、３色それぞれの波長帯域にて、それぞれ９以上の入射角での受光量を計測して光学特性を検出している例を示している。
　図２の曲線Ｌ１～曲線Ｌ３に示すように、屈折率検出装置１は、離散的な波長情報および離散的な角度情報における強度情報を取得することができる。このため、算出部８１は、受光部７からの強度情報に基づいて、被検物ＳＰの屈折率や光学的な分散を検出することができる。
　以上説明した本発明の実施の形態１によれば、互いに異なる波長帯域を有する光を出射する複数の発光点が配列された光源部２と、被検物ＳＰと接触する検出面５２１を有する検出部５と、光源２１～光源２９の各々から出射された光を検出面５２１へ導く第１光学部材３と、検出面５２１からの光を受光部７へ導光する第２光学部材６と、を設けることによって、離散的な入射角度情報および離散的な波長情報に基づく光学特性を取得する場合であっても、小型化を図ることができる。
　また、本発明の実施の形態１によれば、検出面５２１への入射角における最大角と最小角との間に、被検物ＳＰの屈折率、検出部５の材質、金属膜５２の材料と膜厚、および光源部２が出射する光の波長から定まる表面プラズモン共鳴条件を満たす角度を含むので、表面プラズモン共鳴による高感度な検出を単純な構成で行うことができる。
　また、本発明の実施の形態１によれば、検出部５の検出面５２１が光源２１～光源２９の各々を物体面として、光学的な略瞳位置に配置することによって、検出部５の検出面５２１上の略同一箇所に光を照射することができるので、被検物ＳＰの位置や部位に依存しにくく、検出能を確保することができるうえ、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の二次元センサが不要なため安価に製造することができる。
　また、本発明の実施の形態１によれば、受光部７が単一の光学素子を用いて構成しているので、単純な構成にできるとともに、安価な構成とすることができる。
　また、本発明の実施の形態１によれば、検出部５の検出面５２１と受光部７の受光面７ａとが光学的な共役な位置関係にあることで、入射角度情報および波長情報に基づく光学特性を取得する場合であっても、各々の入射角毎に独立して検出することができる。
（実施の形態１の変形例）
　次に、本発明の実施の形態１の変形例について説明する。上述した実施の形態１では、表面プラズモン共鳴によって被検物ＳＰの屈折率を検出していたが、本実施の形態１の変形例では、減衰全反射法によって被検物ＳＰの屈折率を検出する。以下においては、本実施の形態１の変形例に係る光学特性検出装置について説明する。なお、上述した実施の形態１に係る屈折率検出装置１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　〔屈折率検出装置の構成〕
　図３は、本発明の実施の形態１の変形例に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。ここでも、光学特性として、被検物の屈折率の検出を行う屈折率検出装置を光学特性検出装置として説明する。
　図３に示す屈折率検出装置１ａは、上述した実施の形態１に係る屈折率検出装置１の検出部５に換えて、検出部５ａを備える。さらに、図３に示す屈折率検出装置１ａは、上述した実施の形態１に係る屈折率検出装置１の構成から偏光部材４を削除した。
　検出部５ａは、第１光学部材３および第２光学部材６の各々に対して互いに異なる所定の角度となるように配置される。具体的には、検出部５ａは、第１光学部材３の光軸と検出部５ａにおいて光が入射または出射する面とが略４５度となるように配置されるとともに、第２光学部材６の光軸と検出部５ａにおいて光が入射または出射する面とが略４５度となるように配置される。検出部５ａは、プリズムを用いて構成される。検出部５ａの屈折率は、１.３８～１.８０、より好ましくは１.４３～１.４９である。また、検出部５ａの検出面５ａ１は、光源部２の光源２１～光源２９の各々を物体面として、第１光学部材３によって形成される光学的な略瞳位置５ａ２に配置される。さらに、検出部５ａの検出面５ａ１および受光部７の受光面７ａは、光学的に共役な位置関係になる。さらにまた、検出部５ａは、第１光学部材３によって変換された略平行光が入射する。光源部２における光源２１～光源２９の各々が出射した光の検出部５ａの検出面５ａ１への入射角（以下、単に「検出面５ａ１への入射角」という）は、その最大角と最小角との間に、被検物ＳＰの屈折率および検出部５ａの屈折率、光源部２における光源２１～光源２９の各々が出射する光の波長から定まる全反射条件を満たす角度を含む。ここで、検出面５ａ１への入射角は、その最大角と最小角との間に、６８度と７５度とを含み、さらにより好ましくは６７度と７６度を含む。さらにまた、検出面５ａ１への入射角が６９度と７３度との間にて、この検出面５ａ１への入射角の各々のピッチは、０.２度～２度の間であることが好ましい。
　このように構成された屈折率検出装置１ａは、制御部８の制御のもと、光源部２の光源２１～光源２９の各々が互いに異なる波長帯域を有する光を出射する。例えば、図３中の手前側の列の光源２１、２２、２３を赤色光源、奥側の列の光源２７、２８、２９を青色光源、中間の列の光源２４、２５、２６を緑色光源としてよい。光源部２の光源２１から発せられた光は、第１光学部材３によって略平行光に変換される。第１光学部材３によって変換された略平行光は、検出部５ａに入射する。検出部５ａに入射した光は、検出部５ａの検出面５ａ１で反射する。検出部５ａの検出面５ａ１で反射した光の光量は、第２光学部材６によって導光され、受光部７によって検出される。また、光源部２の光源２２～光源２９の各々から発せられた光は、上述した光源２１から発せられた光と同様の光路を通り、受光部７によって検出される。
　次に、受光部７が受光する受光量について説明する。図４は、受光部７の検出結果を模式的に示す図である。図４において、横軸が入射角を示し、縦軸が受光量を示す。また、曲線Ｌ１１が赤色の波長帯域を有する光の受光量と入射角との関係を示し、曲線Ｌ１２が緑色の波長帯域を有する光の受光量と入射角との関係を示し、曲線Ｌ１３が青色の波長帯域を有する光の受光量と入射角との関係を示す。図４では、３色それぞれの波長帯域にて、それぞれ９以上の入射角での受光量を計測して光学特性を検出している例を示している。
　図４の曲線Ｌ１１～曲線Ｌ１３に示すように、屈折率検出装置１ａは、離散的な波長情報および離散的な角度情報における強度情報を取得することができる。このため、算出部８１は、受光部７からの強度情報に基づいて、被検物ＳＰの屈折率や光学的な分散を検出することができる。
　以上説明した本発明の実施の形態１の変形例によれば、検出面５ａ１への入射角における最大角と最小角との間に、被検物ＳＰの屈折率、検出部５の屈折率および光源部２が出射する光の波長から定まる全反射条件を満たす角度を含むので、全反射臨界法によって、離散的な入射角度情報および離散的な波長情報に基づく光学特性を取得する場合であっても、小型化を図ることができるとともに、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の二次元センサが不要なため安価に製造することができる。
（実施の形態２）
　次に、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、一つの受光部７で光源部２の光源２１～光源２９の各々から発せられた光を受光していたが、本実施の形態２では、一つの受光ファイバを介して光源部２の光源２１～光源２９の各々から発せられた光を受光する。以下においては、本実施の形態２に係る光学特性検出装置の構成について説明する。なお、上述した実施の形態１に係る屈折率検出装置１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　〔屈折率検出装置の構成〕
　図５は、本発明の実施の形態２に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。ここでも、光学特性として、被検物の屈折率の検出を行う屈折率検出装置を光学特性検出装置として説明する。
　図５に示す屈折率検出装置１ｂは、上述した実施の形態１に係る屈折率検出装置１の受光部７に換えて、受光部７ｂを備える。受光部７ｂは、受光ファイバ７１と、受光素子７２と、を備える。
　受光ファイバ７１は、マルチモード光ファイバを用いて構成される。受光ファイバ７１は、第２光学部材６からの光を入射端７１ａで受光し、この受光した光を伝播して受光素子７２へ出射する。受光ファイバ７１の入射端７１ａと検出部５の検出面５２１は、光学的に共役な位置に配置される。
　受光素子７２は、受光ファイバ７１から出射された光の光量を検出し、この検出結果を制御部８へ出力する。受光素子７２は、ＰＤ受光センサを用いて構成される。
　このように構成された屈折率検出装置１ｂは、制御部８の制御のもと、光源部２の光源２１～光源２９の各々が互いに異なる波長帯域を有する光を出射する。光源部２の光源２１から発せられた光は、第１光学部材３によって略平行光に変換される。第１光学部材３によって変換された略平行光は、偏光部材４を介して検出部５に入射する。検出部５に入射した光は、検出部５の検出面５２１で反射する。検出部５の検出面５２１で反射した光は、第２光学部材６を介して受光ファイバ７１へ入射する。受光ファイバ７１に入射した光の光量は、受光素子７２によって検出される。また、光源部２の光源２２～光源２９の各々から発せられた光は、上述した光源２１から発せられた光と同様の光路を通り、受光素子７２によって検出される。
　以上説明した本発明の実施の形態２によれば、受光部７ｂを一つの受光ファイバ７１と受光素子７２とによって構成することで、検出系を細径化することができるとともに、小型化を図ることができるとともに、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の二次元センサが不要なため安価に製造することができる。
　また、本発明の実施の形態２によれば、受光ファイバ７１の入射端７１ａ（端面）および検出部５の検出面５２１が光学的な共役な位置関係にあるので、離散的な入射角度情報および離散的な波長情報に基づく光学特性を取得する場合であっても、小型化を図ることができる。
（実施の形態２の変形例）
　次に、本発明の実施の形態２の変形例について説明する。上述した実施の形態２では、表面プラズモン共鳴によって被検物ＳＰの屈折率を検出していたが、本実施の形態２の変形例では、減衰全反射法によって被検物ＳＰの屈折率を検出する。以下においては、本実施の形態２の変形例に係る光学特性検出装置について説明する。なお、上述した実施の形態２に係る屈折率検出装置１ｂと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　〔屈折率検出装置の構成〕
　図６は、本発明の実施の形態２の変形例に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。ここでも、光学特性として、被検物の屈折率の検出を行う屈折率検出装置を光学特性検出装置として説明する。
　図６に示す屈折率検出装置１ｃは、上述した実施の形態２に係る検出部５に換えて、検出部５ａを備える。さらに、屈折率検出装置１ｃは、上述した実施の形態２に係る屈折率検出装置１ｂの構成から偏光部材４を削除した。
　このように構成された屈折率検出装置１ｃは、制御部８の制御のもと、光源部２の光源２１～光源２９の各々が互いに異なる波長帯域を有する光を出射する。光源部２の光源２１から発せられた光は、第１光学部材３によって略平行光に変換される。第１光学部材３によって変換された略平行光は、検出部５ａに入射する。検出部５ａに入射した光は、検出部５ａの検出面５ａ１で反射する。検出部５ａの検出面５ａ１で反射した光は、第２光学部材６を介して受光ファイバ７１へ入射する。受光ファイバ７１に入射した光の光量は、受光素子７２によって検出される。また、光源部２の光源２２～光源２９の各々から発せられた光は、上述した光源２１から発せられた光と同様の光路を通り、受光素子７２によって検出される。
　以上説明した本発明の実施の形態２の変形例によれば、離散的な入射角度情報および離散的な波長情報に基づく光学特性を取得する場合であっても、小型化を図ることができるとともに、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の二次元センサが不要なため安価に製造することができる。
（実施の形態３）
　次に、本発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１では、検出部５の検出面５２１および受光部７の受光面７ａが光学的に共役な位置関係にあったが、本実施の形態３では、光源部２の光源２１～光源２９の各々および受光部７ｃの受光面７ａが光学的に共役な位置関係になる。以下においては、本実施の形態３に係る光学特性検出装置について説明する。なお、上述した実施の形態１に係る屈折率検出装置１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　〔屈折率検出装置の構成〕
　図７は、本発明の実施の形態３に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。ここでも、光学特性として、被検物の屈折率の検出を行う屈折率検出装置を光学特性検出装置として説明する。
　図７に示す屈折率検出装置１ｄは、上述した実施の形態１に係る屈折率検出装置１の第２光学部材６および受光部７に換えて、第２光学部材６ｄおよび受光部７ｃを備える。また、図７に示す屈折率検出装置１ｄは、光源部２の光源２１～光源２９の各々および受光部７ｃの受光面７ａは、光学的に共役な位置関係にある。
　第２光学部材６ｄは、検出部５から反射された光を集光して受光部７ｃの受光面７ａに入射する。第２光学部材６ｄは、集光レンズを用いて構成される。
　受光部７ｃは、第２光学部材６ｄによって導光された検出部５の検出面５２１からの光の受光量を検出する複数の受光素子が二次元的に配列された受光素子アレイを用いて構成される。受光部７ｃは、検出結果を制御部８へ出力する。
　このように構成された屈折率検出装置１ｄは、制御部８の制御のもと、光源２１～光源２９の各々が互いに異なる波長帯域を有する光を同時に出射する。光源部２の光源２１から発せられた光は、第１光学部材３によって略平行光に変換される。第１光学部材３によって変換された略平行光は、偏光部材４を介して検出部５に入射する。検出部５に入射した光は、検出面５２１で反射する。検出部５の検出面５２１で反射した光は、第２光学部材６ｄによって集光される。第２光学部材６ｄによって集光された光は、受光部７ｃの受光面７ａに入射する。また、光源部２の光源２２～光源２９の各々から発せられた光は、上述した光源２１から発せられた光と同様の光路を通り、受光部７ｃによって検出される。
　以上説明した本発明の実施の形態３によれば、受光部７ｄを１つの受光素子アレイによって構成することで、光源部２における光源２１～光源２９の各々の出射タイミングを同時にすることによって、離散的な入射角度情報および離散的な波長情報を同時に取得することができる。
　さらに、本発明の実施の形態３によれば、光源部２の光源２１～光源２９の各々および受光部７ｃの受光面７ａが光学的に共役な位置関係にあることによって、入射角度情報および波長情報を同時に取得する場合であっても、小型化を図ることができる。
（実施の形態３の変形例）
　次に、本発明の実施の形態３の変形例について説明する。上述した実施の形態３では、表面プラズモン共鳴によって被検物ＳＰの屈折率を検出していたが、本実施の形態３の変形例では、減衰全反射法によって被検物ＳＰの屈折率を検出する。以下においては、本実施の形態３の変形例に係る光学特性検出装置について説明する。なお、上述した実施の形態３に係る屈折率検出装置１ｄと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　図８は、本発明の実施の形態３の変形例に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。ここでも、光学特性として、被検物の屈折率の検出を行う屈折率検出装置を光学特性検出装置として説明する。
　図８に示す屈折率検出装置１ｅは、上述した実施の形態３に係る屈折率検出装置１ｄの検出部５に換えて、検出部５ａを備える。さらに、図８に示す屈折率検出装置１ｅは、上述した実施の形態３に係る屈折率検出装置１ｄの構成から偏光部材４を削除した。
　このように構成された屈折率検出装置１ｅは、制御部８の制御のもと、光源２１～光源２９の各々が互いに異なる波長帯域を有する光を同時に出射する。光源部２の光源２１から発せられた光は、第１光学部材３によって略平行光に変換される。第１光学部材３によって変換された略平行光は、検出部５ａに入射する。検出部５に入射した光は、検出面５ａ１で反射する。検出部５ａの検出面５ａ１で反射した光は、第２光学部材６ｄによって集光される。第２光学部材６ｄによって集光された光は、受光部７ｃの受光面７ａに入射する。また、光源部２の光源２２～光源２９の各々から発せられた光は、上述した光源２１から発せられた光と同様の光路を通り、受光部７ｃによって検出される。
　以上説明した本発明の実施の形態３の変形例によれば、受光部７ｃを１つの受光素子アレイによって構成することで、光源部２における光源２１～光源２９の各々の出射タイミングを同時にすることによって、離散的な入射角度情報および離散的な波長情報を同時に取得することができる。
（実施の形態４）
　次に、本発明の実施の形態４について説明する。上述した実施の形態１では、一つの受光部７で光源部２の光源２１～光源２９の各々から発せられた光を受光していたが、本実施の形態４では、光源部２の光源２１～光源２９の数に応じた複数の受光ファイバを設けて光を受光する。以下においては、本実施の形態４に係る光学特性検出装置の構成について説明する。なお、上述した実施の形態１に係る屈折率検出装置１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　〔屈折率検出装置の構成〕
　図９は、本発明の実施の形態４に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。ここでも、光学特性として、被検物の屈折率の検出を行う屈折率検出装置を光学特性検出装置として説明する。
　図９に示す屈折率検出装置１ｆは、上述した実施の形態１に係る第２光学部材６および受光部７の各々に換えて、第２光学部材６ｆおよび受光部７ｆを備える。
　第２光学部材６ｆは、検出部５の検出面５２１で反射された光を集光して受光部７ｆへ出射する。第２光学部材６ｆは、集光レンズを用いて構成される。
　受光部７ｆは、受光部材７３と、受光素子７２と、を有する。受光部材７３は、複数の光ファイバを用いて構成される。具体的には、受光部材７３は、第１受光ファイバ７３１～第９受光ファイバ７３９を有する。第１受光ファイバ７３１～第９受光ファイバ７３９の各々の入射端７３１ａは、検出部５からの光を受光する。第１受光ファイバ７３１～第９受光ファイバ７３９の各々は、検出部５から受光した光を伝播して受光素子７２へ出射する。第１受光ファイバ７３１～第９受光ファイバ７３９の各々の入射端７３１ａおよび光源部２の光源２１～光源２９は、光学的に共役な位置関係にある。
　このように構成された屈折率検出装置１ｆは、制御部８の制御のもと、光源部２の光源２１～光源２９の各々が互いに異なる波長帯域を有する光を順次出射、もしくは同時に出射する。光源部２の光源２１から発せられた光は、第１光学部材３によって略平行光に変換される。第１光学部材３によって変換された略平行光は、偏光部材４を介して検出部５に入射する。検出部５に入射した光は、検出部５の検出面５２１で反射する。検出部５の検出面５２１で反射した光は、第２光学部材６ｆによって集光される。第２光学部材６ｆによって集光された光は、第１受光ファイバ７３１へ入射する。第１受光ファイバ７３１に入射した光の光量は、受光素子７２によって検出される。また、光源部２の光源２２～光源２９の各々から発せられた光は、上述した光源２１から発せられた光と同様の光路を通り、第２受光ファイバ７３２～第９受光ファイバ７３９を介して受光素子７２によって検出される。
　以上説明した本発明の実施の形態４によれば、受光部７ｆを第１受光ファイバ７３１～第９受光ファイバ７３９と受光素子７２とによって構成することで、検出系を細径化することができるとともに、小型化を図ることができる。
　また、本発明の実施の形態４によれば、検出部５の検出面５２１および第１受光ファイバ７３１～第９受光ファイバ７３９の各々の入射端７３１ａ（端面）が光学的な共役な位置に配置することで、入射角度情報および波長情報を同時に取得する場合であっても、小型化を図ることができる。
　また、本発明の実施の形態４によれば、第１受光ファイバ７３１～第９受光ファイバ７３９の各々で光源２１～光源２９の各々から出射された光を受光することによって、離散的な入射角度情報および離散的な波長情報に基づく光学特性を順次もしくは同時に取得することができる。
（実施の形態４の変形例）
　次に、本発明の実施の形態４の変形例について説明する。上述した実施の形態４では、表面プラズモン共鳴によって被検物ＳＰの屈折率を検出していたが、本実施の形態４の変形例では、減衰全反射法によって被検物ＳＰの屈折率を検出する。以下においては、本実施の形態４の変形例に係る光学特性検出装置について説明する。なお、上述した実施の形態４に係る屈折率検出装置１ｆと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　〔屈折率検出装置の構成〕
　図１０は、本発明の実施の形態４の変形例に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。ここでも、光学特性として、被検物の屈折率の検出を行う屈折率検出装置を光学特性検出装置として説明する。
　図１０に示す屈折率検出装置１ｇは、上述した実施の形態４に係る屈折率検出装置１ｆに換えて、検出部５ａを備える。さらに、図１０に示す屈折率検出装置１ｇは、上述した実施の形態４に係る屈折率検出装置１ｆの構成から偏光部材４を削除した。
　このように構成された屈折率検出装置１ｇは、制御部８の制御のもと、光源部２の光源２１～光源２９の各々が互いに異なる波長帯域を有する光を異なるタイミングで順次出射、もしくは同時に出射する。光源部２の光源２１から発せられた光は、第１光学部材３によって略平行光に変換される。第１光学部材３によって略平行光に変換された略平行光は、検出部５ａに入射する。検出部５ａに入射した光は、検出部５ａの検出面５ａ１で反射する。検出部５ａの検出面５ａ１で反射した光は、第２光学部材６ｆによって集光される。第２光学部材６ｆによって集光された光は、第１受光ファイバ７３１へ入射する。第１受光ファイバ７３１に入射した光の光量は、受光素子７２によって検出される。また、光源部２の光源２２～光源２９の各々から発せられた光は、上述した光源２１から発せられた光と同様の光路を通り、第２受光ファイバ７３２～第９受光ファイバ７３９を介して受光素子７２によって検出される。
　以上説明した本発明の実施の形態４の変形例によれば、第１受光ファイバ７３１～第９受光ファイバ７３９の各々で光源２１～光源２９の各々から出射された光を受光することによって、離散的な入射角度情報および離散的な波長情報における強度情報を順次もしくは同時に取得することができる。
（実施の形態５）
　次に、本発明の実施の形態５について説明する。上述した実施の形態２では、光源部２として面発光レーザアレイを用いていたが、本実施の形態５では、複数の照射ファイバを介して互いに異なる波長帯域の光を照射する。以下においては、本実施の形態５に係る光学特性検出装置の構成について説明する。なお、上述した実施の形態２に係る屈折率検出装置１ｂと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　〔屈折率検出装置の構成〕
　図１１は、本発明の実施の形態５に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。ここでも、光学特性として、被検物の屈折率の検出を行う屈折率検出装置を光学特性検出装置として説明する。
　図１１に示す屈折率検出装置１ｈは、上述した実施の形態２に係る屈折率検出装置１ｂの光源部２に換えて、光源部２ｈを備える。光源部２ｈは、光源３０と、発光部材４０と、を備える。
　光源３０は、後述する発光部材４０を構成する複数の光ファイバの各々に互いに異なる所定波長を有する光を出射する。光源３０は、レーザ光源等の複数の光源（半導体レーザ）を用いて構成される。
　発光部材４０は、複数の光ファイバを用いて構成される。本実施の形態５では、発光部材４０は、２本以上の光ファイバを用いて構成される。具体的には、発光部材４０は、第１照射ファイバ４１～第９照射ファイバ４９を有する。第１照射ファイバ４１～第９照射ファイバ４９の各々は、光源３０から出射された互いに異なる波長帯域を有する光が入射され、この光を出射端４１１から出射する。また、受光ファイバ７１の入射端７１ａと検出部５の検出面５２１は、光学的に共役な位置に配置される。
　このように構成された屈折率検出装置１ｈは、制御部８の制御のもと、光源３０が所定波長の光を出射する。光源３０から出射された光は、第１照射ファイバ４１の出射端４１１から出射される。第１照射ファイバ４１の出射端４１１から出射された光は、第１光学部材３によって略平行光に変換される。第１光学部材３によって変換された略平行光は、偏光部材４を介して検出部５に入射する。検出部５に入射した光は、検出部５の検出面５２１で反射する。検出部５の検出面５２１で反射した光は、第２光学部材６を介して受光ファイバ７１へ入射する。受光ファイバ７１に入射した光の光量は、受光素子７２によって検出される。また、第２照射ファイバ４２～第９照射ファイバ４９の各々から照射された光は、上述した第１照射ファイバ４１から照射された光と同様の光路を通り、受光素子７２によって検出される。
　以上説明した本発明の実施の形態５によれば、光源部２ｈを光源３０と第１照射ファイバ４１～第９照射ファイバ４９とを用いて構成することによって、光源部２ｈの射出部近傍の細径化を図ることができるとともに、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の二次元センサが不要なため安価に製造することができる。
　また、本発明の実施の形態５では、金属膜５２と偏光部材４を用いず、検出部５の検出面５２１における複数の光の入射角がその最大角と最小角との間に、被検物ＳＰの屈折率、検出部５の屈折率および第１照射ファイバ４１～第９照射ファイバ４９の各々が出射する波長から定まる全反射条件を満たす角度を含むように構成すれば、減衰全反射法による簡易な検出を行うことができる。
（実施の形態６）
　次に、本発明の実施の形態６について説明する。上述した実施の形態３では、光源部２として互いに異なる波長帯域を有する光を出射する光源２１～光源２９が二次元に配置されていたが、本実施の形態６では、互いに異なる波長帯域を有する線状の発光部が並列に配置される。以下においては、本実施の形態６に係る光学特性検出装置について説明する。なお、上述した実施の形態３に係る屈折率検出装置１ｄと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　図１２は、本発明の実施の形態６に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。ここでも、光学特性として、被検物の屈折率の検出を行う屈折率検出装置を光学特性検出装置として説明する。
　図１２に示す屈折率検出装置１ｉは、上述した実施の形態３に係る屈折率検出装置１ｄの光源部２および第１光学部材３の各々に換えて、光源部２ｉおよび第１光学部材３ｉを備える。光源部２ｉは、光源アレイ部３１と、スリット部５０と、を有する。
　光源アレイ部３１は、互いに異なる波長帯域を有する光を出射する複数の光源が並列に線状発光アレイを用いて構成される。具体的には、光源アレイ部３１は、互いに異なる波長帯域を有する光を出射する光源３１１～光源３１３を有する。光源３１１～光源３１３の各々は、レーザ光源等の単色光源（半導体レーザ）を用いて構成される。
　スリット部５０は、光源アレイ部３１の光源３１１～光源３１３の各々が出射した光を平行に並んだ線状の光にして出射する。スリット部５０は、スリット５０１～スリット５０３を有する。光源アレイ部３１の光源３１１～光源３１３の各々が出射した光の少なくとも一部がスリット５０１～スリット５０３を透過して線状の２次光源を形成する。具体的には、図１３に示すように、スリット部５０は、光源アレイ部３１の光源３１１～光源３１３の各々が出射した光の少なくとも一部を透過して線状の光を出射する。また、スリット５０１～スリット５０３および受光部７の受光面７ａは、光学的に共役な位置関係にある。なお、図１２にはスリット５０１からの出射光の一部として３つの光線を記載しているが、実際には線状に連続的に光が射出している。
　第１光学部材３ｉは、光源部２ｉから出射された線状２次光源から出射した光を集光し、検出部５の検出面５２１において連続的な入射角によって入射させる。
　このように構成された屈折率検出装置１ｉは、制御部８の制御のもと、光源３１１～光源３１３の各々が互いに異なる波長帯域を有する光を異なるタイミングで、もしくは同時に出射する。スリット５０１は、光源３１１から出射された光の少なくとも一部を透過し、線状の２次光源を形成する。スリット５０１から出射された光は、第１光学部材３ｉによって集光される。第１光学部材３ｉによって集光された光は、偏光部材４を介して検出部５に入射する。検出部５に入射した光は、検出面５２１で反射する。検出部５の検出面５２１で反射した光は、第２光学部材６ｄによって集光される。第２光学部材６ｄによって集光された光は、受光部７ｃの受光面７ａに入射する。また、光源アレイ部３１の光源３１２および光源３１３の各々から出射された光は、上述した光源３１１から出射された光と同様の光路を通り、受光部７ｃによって検出される。また、検出部５の検出面５２２は、光源部２ｉのスリット５０１を物体面として、第１光学部材３ｉによって形成される光学的な略瞳位置に配置されている。
　次に、受光部７ｃが受光する受光量について説明する。図１４は、受光部７ｃの検出結果を模式的に示す図である。図１４において、横軸が入射角を示し、縦軸が受光量を示す。また、曲線Ｌ２１が赤色の波長帯域を有する光の受光量と入射角との共鳴曲線を示し、曲線Ｌ２２が緑色の波長帯域を有する光の受光量と入射角との共鳴曲線を示し、曲線Ｌ２３が青色の波長帯域を有する光の受光量と入射角との共鳴曲線を示す。図１４では、３色それぞれの波長帯域にて、それぞれ多くの受光素子により、実質的に連続した入射角での受光量を計測して光学特性を検出している例を示している。
　図１４の曲線Ｌ２１～曲線Ｌ２３に示すように、屈折率検出装置１ｉは、離散的な波長情報および連続的な角度情報を取得することができる。このため、算出部８１は、受光部７からの強度情報に基づいて、被検物ＳＰの屈折率を検出することができる。
　以上説明した本発明の実施の形態６によれば、光源部２ｉを光源アレイ部３１とスリット部５０とを用いて構成することで、連続的な入射角度情報および離散的な波長情報を同時に取得する場合であっても、小型化を図ることができる。
　また、本発明の実施の形態６によれば、光源部２ｉと受光部７ｃの受光面７ａとが光学的に共役な位置に配置することで、連続的な角度情報を取得することができる。
　また、本発明の実施の形態６では、金属膜５２と偏光部材４を用いず、検出部５の検出面５２１における複数の光の入射角がその最大角と最小角との間に、被検物ＳＰの屈折率、検出部５の屈折率および光源部２iの各々が出射する波長から定まる全反射条件を満たす角度を含むように構成すれば、減衰全反射法による簡易な検出を行うことができる。
（実施の形態６の変形例）
　次に、本発明の実施の形態６の変形例について説明する。上述した実施の形態６では、光源部２iとして互いに異なる波長帯域を有する光を出射する光源３１１～光源３１３から発する光が直接スリット部５０に導かれ、複数の線状の光源を形成していたが、変形例では、複数の光源３１１～光源３１３とスリット部５０との間にシリンドリカルレンズアレイを配置している。
　本実施の形態６の変形例に係る光学特性検出装置について説明する。なお、上述した実施の形態６に係る屈折率検出装置１とは、光源部２ii以外は同一の構成であるので同一の符号を付して説明を省略する。
　〔屈折率検出装置の構成〕
　図１５は、本発明の実施の形態６の変形例に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。ここでも、光学特性として、被検物ＳＰの屈折率の検出を行う屈折率検出装置を光学特性検出装置として説明する。
　図１５に示す屈折率検出装置１iiは、上述した実施の形態６に係る屈折率検出装置の光源部２iに換えて、光源部２iiを備える。光源部２iiは、光源アレイ部３１と、複数のシリンドリカルレンズ２２０と、スリット部５０と、を有する。
　光源アレイ部３１は、互いに異なる波長帯域を有する光を出射する光源が一列に並んだ光源３１１～光源３１３を有する。光源３１１～光源３１３の各々は、レーザ光源等の単色光源（半導体レーザ）を用いて構成される。
　シリンドリカルレンズ２２０は、光源アレイ部３１とスリット部５０との間に配置される。シリンドリカルレンズ２２０は、図１６に示すように、スリット部５０に向けて凸状に形成される。シリンドリカルレンズ２２０は、図１７に示すように、光源アレイ部３１の光源３１１～光源３１３の各々が並ぶ方向および後述するスリット部５０のスリット５０１の延びた方向に対して垂直な方向に凸状に形成されている。
　スリット部５０は、シリンドリカルレンズ２２０を介して光源アレイ部３１の光源３１１～光源３１３の各々から出射された光を線状にして出射する。スリット部５０は、スリット５０１～スリット５０３を有する。スリット５０１～スリット５０３の各々は、シリンドリカルレンズ２２０（２２０１、２２０２、２２０３）を介して光源アレイ部３１の光源３１１～光源３１３の各々から出射された光を線状にして出射する。また、スリット部５０および受光部７ｃの受光面７ａは、光学的な共役関係の位置にある。なお、スリット５０１～５０３は光源アレイ部３１の光源３１１～光源３１３からの光の少なくとも一部を遮光し、輝度の高い線状２次光源を形成する目的で配置しているが、必ずしも必要ではない。
　本発明の実施の形態６の変形例によれば、光源部２iiを光源アレイ部３１と、複数のシリンドリカルレンズ２２０と、スリット部５０と、を用いて構成することで、受光部７ｃの受光面７ａにおけるスリット５０１～スリット５０３の各々の共役像の光強度情報に基づいて、表面プラズモン共鳴の生じた入射角、使用波長を算出することができるので、被検物ＳＰの屈折率や光学的な分散等の光学特性を取得することができる。
　また、本発明の実施の形態６の変形例では、金属膜５２と偏光部材４を用いず、検出部５の検出面５２１における複数の光の入射角がその最大角と最小角との間に、被検物ＳＰの屈折率、検出部５の屈折率および光源部２iiが出射する波長から定まる全反射条件を満たす角度を含むように構成すれば、全反射法による簡易な検出を行うことができる。
（実施の形態７）
　次に、本発明の実施の形態７について説明する。上述した実施の形態６では、互いに異なる波長帯域を有する光を照射する複数の光源が並列に配列されていたが、本実施の形態７では、単一の光源を用いて互いに異なる波長帯域を有する光を照射する。以下においては、本実施の形態７に係る光学特性検出装置について説明する。なお、上述した実施の形態６に係る屈折率検出装置１ｉと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　〔屈折率検出装置の構成〕
　図１９は、本発明の実施の形態７に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。ここでも、光学特性として、被検物の屈折率の検出を行う屈折率検出装置を光学特性検出装置として説明する。
　図１９に示す屈折率検出装置１ｊは、上述した実施の形態６に係る屈折率検出装置１ｉの光源部２ｉに換えて、光源部２ｊを備える。光源部２ｊは、光源３２と、スリット部６０と、を有する。
　光源３２は、白色光源（発光ＬＥＤ）やキセノンランプ等の単一の光源を用いて構成される。光源３２は、制御部８の制御のもと、白色の光を出射する。
　スリット部６０は、光源３２から出射された白色の光に含まれる所定の波長帯域を有する光を透過する。スリット部６０は、スリット５０１～スリット５０３と、スリット５０１～スリット５０３の各々に設けられたフィルタ５０１ａ～フィルタ５０３ａと、を有する。フィルタ５０１ａ～５０３ａは、互いに異なる波長透過特性を有する。フィルタ５０１ａは、赤色光の透過率が高い赤色フィルタであり、フィルタ５０２ａは、緑色光の透過率が高い緑色フィルタであり、フィルタ５０３ａは、青色光の透過率が高い青色フィルタである。具体的には、図２０に示すように、スリット部６０は、光源３２が出射した光に対して、フィルタ５０１ａ～５０３ａの各々が透過可能な波長帯域を有する光を主に透過して第１光学部材３ｉに向けて出射する。また、スリット５０１～スリット５０３および受光部７の受光面７ａは、光学的に共役な位置に配置される。
　このように構成された屈折率検出装置１ｊは、制御部８の制御のもと、光源３２が光を出射する。光源３２から出射された光のうちの一部は、スリット５０１およびフィルタ５０１ａを透過して線状の２次光源を形成する。この線状の２次光源から出射した光は、第１光学部材３ｉによって集光される。第１光学部材３ｉによって集光された光は、偏光部材４を介して検出部５に入射する。検出部５に入射した光は、検出面５２１で反射する。検出部５の検出面５２１で反射した光は、第２光学部材６ｄによって集光される。第２光学部材６ｄによって集光された光は、受光部７ｃの受光面７ａに入射する。また、光源３２から出射された光のうち、フィルタ５０２ａおよびフィルタ５０３ａの各々を透過した光は、上述したフィルタ５０１ａを透過した光と同様の光路を通り、受光部７によって検出される。
　次に、受光部７が受光する受光量について説明する。図２１は、受光部７の検出結果を模式的に示す図である。図２１において、横軸が入射角を示し、縦軸が受光量を示す。また、曲線Ｌ３１が赤色の波長帯域を有する光の受光量と入射角との共鳴曲線を示し、曲線Ｌ３２が緑色の波長帯域を有する光の受光量と入射角との共鳴曲線を示し、曲線Ｌ３３が青色の波長帯域を有する光の受光量と入射角との共鳴曲線を示す。
　図２１の曲線Ｌ３１～曲線Ｌ３３に示すように、屈折率検出装置１ｊは、離散的な波長情報および連続的な角度情報に基づく光学特性を取得することができる。このため、算出部８１は、受光部７ｃからの強度情報に基づいて、被検物ＳＰの屈折率を検出することができる。
　以上説明した本発明の実施の形態７によれば、入射角度情報および波長情報を同時に取得する場合であっても、小型化を図ることができる。
　また、本発明の実施の形態７では、金属膜５２を用いず、検出部５の検出面５２１における複数の光の入射角がその最大角と最小角との間に、被検物ＳＰの屈折率、検出部５の屈折率および光源部２ｊの各々が出射する波長から定まる全反射条件を満たす角度を含むように構成すれば、減衰全反射法による簡易な検出を行うことができる。
　図２２は、減衰全反射法を用いた変形例に係る光学特性検出装置における受光部の検出結果を模式的に示す図である。
　図２２の曲線Ｌ４１～曲線Ｌ４３に示すように、屈折率検出装置１iiおよび１ｊの変形例は、離散的な波長情報および連続的な角度情報に基づく光学特性を取得することができる。このため、算出部８１は、受光部７ｃからの強度情報に基づいて、被検物ＳＰの屈折率を検出することができる。
（実施の形態８）
　次に、本発明の実施の形態８について説明する。上述した実施の形態１では、第１光学部材３の光軸と第２光学部材６の光軸とがなす角度が略直角となるように配置されていたが、本実施の形態８では、第１光学部材の光軸と第２光学部材の光軸とが略平行に配置される。以下においては、本実施の形態８に係る光学特性検出装置について説明する。なお、上述した実施の形態１に係る屈折率検出装置１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　〔屈折率検出装置の構成〕
　図２３は、本発明の実施の形態８に係る光学特性検出装置の概略構成を示す模式図である。ここでも、光学特性として、被検物の屈折率の検出を行う屈折率検出装置を光学特性検出装置として説明する。
　図２３に示す屈折率検出装置１ｋは、測定プローブ７０と、制御部８と、を備える。
　測定プローブ７０は、光源部２と、第１光学部材３と、偏光部材４と、検出部５ｋと、第２光学部材６と、受光部７と、を備える。
　検出部５ｋは、断面が略台形をなすプリズムを用いて構成される。検出部５ｋは、被検物と接触する検出面５ｋ１を有する。また、検出面５ｋ１は、光源部２の光源２１～２９を物体面として、第１光学部材３によって形成される光学的な略瞳位置に配置される。検出面５ｋ１には金属膜５ｋ２が蒸着されている。検出部５ｋは、第１光学部材３から出射された光を第２光学部材６に向けて反射する。
　このように構成された屈折率検出装置１ｋは、制御部８の制御のもと、光源部２が互いに異なる波長帯域を有する光を異なるタイミングで順次出射する。光源部２の光源２１から出射された光は、第１光学部材３によって略平行光に変換される。第１光学部材３によって変換された略平行光は、偏光部材４を介して検出部５ｋに入射する。検出部５ｋに入射した光は、検出面５ｋ１で反射する。検出部５ｋの検出面５ｋ１で反射した光の光量は、第２光学部材６によって導光され、受光部７によって検出される。また、光源部２の光源２２～光源２９の各々から出射された光は、上述した光源２１から発せられた光と同様の光路を通り、受光部７によって検出される。
　以上説明した本発明の実施の形態８によれば、入射角度情報および波長情報を取得する場合であっても、小型化を図ることができる。
（その他の実施の形態）
　上述した実施の形態では、説明や図面を簡略にするため、複数の光源（３×３）の各々が規則正しく二次元状に配置された面発光レーザアレイを用いていたが、これに限定されず、各光源を不規則に配置した面発光レーザアレイを用いてもよい。例えば、図２４に示すように、光源部２ｐは、互いに異なる波長帯域を有する光を出射する光源２ｐ１～光源２ｐ１０を不規則に平面に配置してもよい。さらに、図２５に示すように、光源部２ｑは、互いに異なる波長帯域を有する光を出射する光源２ｑ１～光源２ｑ１０を不規則に平面に配置してもよい。さらにまた、図２６に示すように、光源部２ｒは、互いに異なる波長帯域を有する光を出射する光源２ｒ１～光源２ｒ２０を不規則に平面に配置してもよい。もちろん、図２４～図２６に示すように、光源の数を適宜変更してもよい。図２７は、受光部７の検出結果を模式的に示す図である。図２７において、横軸が入射角を示し、縦軸が受光量を示す。また、曲線Ｌ５１が赤色の波長帯域を有する光の受光量と入射角との共鳴曲線を示し、曲線Ｌ５２が緑色の波長帯域を有する光の受光量と入射角との共鳴曲線を示し、曲線Ｌ５３が青色の波長帯域を有する光の受光量と入射角との共鳴曲線を示す。図２７の曲線Ｌ５１～曲線Ｌ５３に示すように、離散的な波長情報および離散的な角度情報を取得することができる。このため、算出部８１は、受光部７からの強度情報に基づいて、被検物ＳＰの屈折率を検出することができる。
　本発明は、上述した実施の形態および変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階では、発明の要旨を逸脱しない範囲内で構成要素を変形して具体化することができる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、上述した実施の形態および変形例に記載した全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、各実施の形態および変形例で説明した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
　また、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能である。
　１，１ａ～１ｋ　屈折率検出装置
　２，２ｈ，２ｉ，２ｉｉ,２ｊ，２ｐ，２ｑ，２ｒ　光源部
　２ｐ１～２ｐ１０，２ｑ１～２ｑ１０，２ｒ１～２ｒ２０，２１～２９，３０，３２，３１１，３１２，３１３　光源
　３，３ｉ　第１光学部材
　４　偏光部材
　５，５ａ，５ｋ　検出部
　５ａ１，５ｋ１　検出面
　６，６ｄ，６ｆ　第２光学部材
　７，７ｂ，７ｃ，７ｆ　受光部
　７ａ　受光面
　８　制御部
　３１　光源アレイ部
　４０　発光部材
　４１　第１照射ファイバ
　４２　第２照射ファイバ
　４３　第３照射ファイバ
　４４　第４照射ファイバ
　４５　第５照射ファイバ
　４６　第６照射ファイバ
　４７　第７照射ファイバ
　４８　第８照射ファイバ
　４９　第９照射ファイバ
　５０，６０　スリット部
　５１　プリズム
　５２　金属膜
　６１，６２　コリメートレンズ
　７０　測定プローブ
　７１　受光ファイバ
　７１ａ，７３１ａ　入射端
　７２　受光素子
　７３　受光部材
　８１　算出部
　２２０　シリンドリカルレンズ
　４１１　出射端
　５０１，５０２，５０３　スリット
　５０１ａ，５０２ａ，５０３ａ　フィルタ
　７３１　第１受光ファイバ
　７３２　第２受光ファイバ
　７３３　第３受光ファイバ
　７３４　第４受光ファイバ
　７３５　第５受光ファイバ
　７３６　第６受光ファイバ
　７３７　第７受光ファイバ
　７３８　第８受光ファイバ
　７３９　第９受光ファイバ
　ＳＰ　被検物

Claims (22)

  1. 　互いに異なる波長帯域を有する光を出射する複数の発光点が配列された光源部と、
    　所定の屈折率を有する部材を用いて形成され、被検物と接触する検出面を有する検出部と、
    　前記複数の発光点の各々から出射された光を前記検出面へ導く第１光学部材と、
    　前記検出面からの光を受光可能な受光部と、
    　前記検出面からの光を前記受光部へ導光する第２光学部材と、
    　を備えたことを特徴とする光学特性検出光学系。
  2. 　前記検出部は、前記検出面に金属膜が成膜されていることを特徴とする請求項１に記載の光学特性検出光学系。
  3. 　前記複数の発光点の各々から出射された光の前記検出面への入射角は、その最大角と最小角との間に、前記被検物の屈折率、前記検出部の屈折率、前記金属膜の材質、膜厚および前記複数の発光点の各々が出射する波長から定まるプラズモン共鳴条件を満たす角度を含むことを特徴とする請求項２に記載の光学特性検出光学系。
  4. 　前記複数の発光点の各々から出射された光の前記検出面への入射角は、その最大角と最小角との間に、前記被検物の屈折率、前記検出部の屈折率および前記複数の発光点の各々が出射する波長から定まる全反射条件に満たす角度を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学特性検出光学系。
  5. 　前記検出面は、前記複数の発光点の各々を物体面として、光学的な略瞳位置に配置されることを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の光学特性検出光学系。
  6. 　前記光源部は、前記複数の発光点が二次元的に配列された面発光レーザアレイを有することを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の光学特性検出光学系。
  7. 　前記受光部は、前記第２光学部材によって導光された前記検出面からの光を検出する受光素子を有することを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の光学特性検出光学系。
  8. 　前記検出面と前記受光部の受光面は、光学的に共役な位置関係にあることを特徴とする請求項１～７のいずれか一つに記載の光学特性検出光学系。
  9. 　前記受光部は、
    　前記第２光学部材から導光された光を一方の端部で受光し、この受光した光を伝播して他方の端部から出射する受光ファイバと、
    　前記受光ファイバから出射された光を検出する受光素子と、
    　を有することを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の光学特性検出光学系。
  10. 　前記検出面と前記受光ファイバにおける前記一方の端部は、光学的に共役な位置関係にあることを特徴とする請求項９に記載の光学特性検出光学系。
  11. 　前記受光部は、
    　前記第２光学部材から導光された光を一方の端部で受光し、この受光した光を伝播して他方の端部から出射する複数の受光ファイバと、
    　前記複数の受光ファイバの各々から出射された光の受光量を検出する受光素子と、
    　を有することを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の光学特性検出光学系。
  12. 　前記複数の発光点と前記複数の前記受光ファイバの各々における前記一方の端部は、光学的に共役な位置関係にあることを特徴とする請求項１１に記載の光学特性検出光学系。
  13. 　前記受光部は、前記第２光学部材によって導光された前記検出面からの光を検出する複数の受光素子が二次元的に配列された受光素子アレイを有することを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の光学特性検出光学系。
  14. 　前記複数の発光点の各々と前記複数の受光素子の各々は、光学的に共役な位置関係にあることを特徴とする請求項１３に記載の光学特性検出光学系。
  15. 　前記光源部は、
    　互いに異なる波長帯域の光を出射する複数の光源と、
    　前記複数の光源の各々が出射した光を一方の端部で受光し、この受光した光を伝播して他方の端部から出射する複数の照射ファイバと、
    　を有することを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の光学特性検出光学系。
  16. 　前記光源部は、前記複数の発光点が線状に並ぶ線状発光アレイを有し、
    　前記受光部は、前記第２光学部材によって導光された前記検出面からの光を検出する複数の受光素子が二次元的に配列された受光素子アレイを有することを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の光学特性検出光学系。
  17. 　前記線状発光アレイおよび前記受光素子アレイは、光学的に共役な位置関係にあることを特徴とする請求項１６に記載の光学特性検出光学系。
  18. 　前記線状発光アレイは、
    　複数のスリットが形成されたスリットアレイと、
    　前記複数のスリットの各々に対応して配置され、互いに異なる波長帯域を有する光を照射する光源アレイと、
    　を有することを特徴とする請求項１６または１７に記載の光学特性検出光学系。
  19. 　前記線状発光アレイは、
    　前記光源アレイと前記スリットアレイとの間に設けられたシリンドリカルレンズアレイを有することを特徴とする請求項１８に記載の光学特性検出光学系。
  20. 　前記線状発光アレイは、
    　所定の波長帯域を有する光を照射する光源と、
    　複数のスリットが形成されたスリットアレイと、
    　前記複数のスリットの各々に設けられ、互いに異なる波長透過特性を有する複数のフィルタと、
    　を有することを特徴とする請求項１６または１７に記載の光学特性検出光学系。
  21. 　請求項１～２０のいずれか一つに記載の光学特性検出光学系を備え、前記検出面が前記被検物に接触可能であることを特徴とする測定プローブ。
  22. 　請求項１～２０のいずれか一つに記載の光学特性検出光学系と、
    　前記受光部によって受光した前記光の強度情報に基づいて、前記被検物の屈折率を算出する算出部と、
    　を備えたことを特徴とする光学特性検出装置。
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