粒子分析裝置及粒子分析裝置用光學(xué)系統(tǒng)和透鏡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種粒子分析裝置，包括：供含有粒子的試樣流動(dòng)的流動(dòng)室、將來自光源的光照射到所述流動(dòng)室的流路的照射光學(xué)系統(tǒng)、以及接受來自流路的光的受光光學(xué)系統(tǒng)，其中受光光學(xué)系統(tǒng)具有：至少包括一個(gè)用于聚集來自流經(jīng)流路的粒子的前向散射光的聚光透鏡的聚光透鏡系統(tǒng)、用于接受由聚光透鏡系統(tǒng)聚集的前向散射光的受光部件、以及配置于聚光透鏡系統(tǒng)和受光部件之間的光路且用于遮擋來自光源的直射光的光束制止器，其中，至少一個(gè)聚光透鏡具有非球面的透鏡面，在聚光透鏡系統(tǒng)中，通過包括光軸在內(nèi)的中央?yún)^(qū)域的前向散射光的焦距比通過中央?yún)^(qū)域外側(cè)的外圍區(qū)域的前向散射光的焦距長(zhǎng)。本發(fā)明提供還提供一種粒子分析裝置用光學(xué)系統(tǒng)和透鏡。
【專利說明】粒子分析裝置及粒子分析裝置用光學(xué)系統(tǒng)和透鏡

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光照含有粒子的液流并對(duì)粒子進(jìn)行分析的粒子分析裝置、用于該粒子分析裝置的光學(xué)系統(tǒng)、以及在粒子分析裝置中將粒子發(fā)出的光聚集于受光部件的透鏡。

【背景技術(shù)】
[0002]運(yùn)用光學(xué)式流式細(xì)胞儀的粒子分析裝置早已為人所知。在這種粒子分析裝置中，血液等含有受檢粒子的試樣流經(jīng)流動(dòng)室，用光源發(fā)出的光照射其流路。然后用受光光學(xué)系統(tǒng)檢測(cè)各粒子發(fā)出的光，根據(jù)檢測(cè)到的光對(duì)粒子進(jìn)行分類和計(jì)數(shù)。
[0003]從光源向流動(dòng)室照射光后，光會(huì)因?yàn)榱鹘?jīng)流動(dòng)室的粒子而散射。散射的光中向前方散射的光(前向散射光)被聚光透鏡聚集于光檢測(cè)器的受光面。這種前向散射光用于檢測(cè)粒子的大小和形態(tài)信息等特征量。
[0004]要用光檢測(cè)器檢測(cè)出前向散射光就需要除去透過了流動(dòng)室的光源的直射光。為此，受光光學(xué)系統(tǒng)中要配置用于遮擋直射光的光束制止器(beam stopper)。在日本專利申請(qǐng)公報(bào)N0.H02-304332中，光束制止器配置在聚光透鏡與光檢測(cè)器之間的光路中。
[0005]如此配備光束制止器的話，除了直射光以外，前向散射光的一部分也會(huì)被光束制止器除去。因此，人們希望盡量減少被光束制止器除去的前向散射光的量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的范圍僅由后附權(quán)利要求所定，在任何程度上都不受本說明書陳述所限。
[0007]本發(fā)明提供:
(1)一種粒子分析裝置，包括:
光源；供含有粒子的試樣流動(dòng)的流動(dòng)室；將來自所述光源的光照射到所述流動(dòng)室的流路的照射光學(xué)系統(tǒng)；及接受來自所述流路的光的受光光學(xué)系統(tǒng)；其中，所述受光光學(xué)系統(tǒng)包括:聚光透鏡系統(tǒng)，包括至少一個(gè)用于聚集來自流經(jīng)所述流路的粒子的前向散射光的聚光透鏡；受光部件，用于接受由所述聚光透鏡系統(tǒng)聚集的所述前向散射光；及光束制止器，配置于所述聚光透鏡系統(tǒng)和所述受光部件之間的光路上，用于遮擋來自所述光源的直射光；其中，所述至少一個(gè)聚光透鏡具有非球面的透鏡面，在所述聚光透鏡系統(tǒng)中，通過包括光軸在內(nèi)的中央?yún)^(qū)域的前向散射光的焦距比通過所述中央?yún)^(qū)域外側(cè)的外圍區(qū)域的前向散射光的焦距長(zhǎng)；
(2)根據(jù)(I)所述的粒子分析裝置，其特征在于:所述聚光透鏡系統(tǒng)將通過所述外圍區(qū)域的所述前向散射光會(huì)聚于一定的焦點(diǎn)位置，將通過所述中央?yún)^(qū)域的所述前向散射光轉(zhuǎn)換為平行光或擴(kuò)散光；
(3)根據(jù)(I)所述的粒子分析裝置，其特征在于:所述聚光透鏡系統(tǒng)中央部分的焦距比外圍部分的焦距長(zhǎng)，所述聚光透鏡系統(tǒng)是一個(gè)具有非球面透鏡面的聚光透鏡；
(4)根據(jù)(I)所述的粒子分析裝置，其特征在于:所述非球面透鏡面在所述外圍區(qū)域中越向外側(cè)曲率越大，且在所述中央?yún)^(qū)域中的曲率小于所述外圍區(qū)域；
(5)根據(jù)(4)所述的粒子分析裝置，其特征在于:所述非球面透鏡面在從所述聚光透鏡系統(tǒng)的光軸起到一定距離為止的區(qū)域內(nèi)的曲率基本是一定的；
(6)根據(jù)(I)所述的粒子分析裝置，其特征在于:所述至少一個(gè)聚光透鏡是塑料透鏡；
(7)—種粒子分析裝置用光學(xué)系統(tǒng)，其具有:將來自光源的光照射到含有粒子的試樣流經(jīng)的流動(dòng)室的流路的照射系統(tǒng)；接受來自所述流動(dòng)室的光的受光系統(tǒng)；其中，所述受光系統(tǒng)具有:聚光透鏡系統(tǒng)，包括至少一個(gè)用于聚集來自流經(jīng)所述流路的粒子的前向散射光的聚光透鏡；受光部件，用于接受由所述聚光透鏡系統(tǒng)聚集的所述前向散射光；及光束制止器，配置于所述聚光透鏡系統(tǒng)和所述受光部件之間的光路上，用于遮擋來自所述光源的直射光，其中，所述至少一個(gè)聚光透鏡具有非球面的透鏡面，在所述聚光透鏡系統(tǒng)中，通過包括光軸在內(nèi)的中央?yún)^(qū)域的前向散射光的焦距比通過中央?yún)^(qū)域外側(cè)的外圍區(qū)域的前向散射光的焦距長(zhǎng)；
(8)根據(jù)(7)所述的粒子分析裝置用光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述聚光透鏡系統(tǒng)將通過所述外圍區(qū)域的所述前向散射光會(huì)聚于一定的焦點(diǎn)位置，將通過所述中央?yún)^(qū)域的所述前向散射光轉(zhuǎn)換為平行光或擴(kuò)散光；
(9)根據(jù)(7)所述的粒子分析裝置用光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述聚光透鏡系統(tǒng)的中央部分的焦距比外圍部分的焦距長(zhǎng)，所述聚光透鏡系統(tǒng)是一個(gè)具有非球面的透鏡面的聚光透鏡;
(10)根據(jù)(7)所述的粒子分析裝置用光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述非球面的透鏡面在所述外圍區(qū)域越向外側(cè)曲率越大，且在所述中央?yún)^(qū)域的曲率小于所述外圍區(qū)域；
(11)根據(jù)(10)所述的粒子分析裝置用光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述非球面的透鏡面在從所述聚光透鏡系統(tǒng)的光軸起到一定距離為止的區(qū)域內(nèi)的曲率基本是一定的；
(12)根據(jù)(7)所述的粒子分析裝置用光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述至少一個(gè)聚光透鏡是塑料透鏡；
(13)—種通過光照流動(dòng)室的流路來將流經(jīng)所述流路的粒子產(chǎn)生的前向散射光聚集于光檢測(cè)器的受光面的粒子分析裝置用透鏡，其特征在于:
該粒子分析裝置用透鏡具有非球面的透鏡面，
中央部分的焦距比外圍部分的焦距長(zhǎng)；
(14)根據(jù)(13)所述的粒子分析裝置用透鏡，其特征在于:所述非球面的透鏡面在所述外圍部分越向外側(cè)曲率越大，且在所述中央部分的曲率比所述外圍部分?。?br> (15)根據(jù)(14)所述的粒子分析裝置用透鏡，其特征在于:所述非球面的透鏡面在從該透鏡的光軸起到一定距離為止的區(qū)域內(nèi)的曲率基本是一定的；
(16)根據(jù)(13)所述的粒子分析裝置用透鏡，其特征在于:所述透鏡由塑料透鏡構(gòu)成。
[0008]在上述(I)的結(jié)構(gòu)中，使聚光透鏡系統(tǒng)中通過包括光軸在內(nèi)的中央?yún)^(qū)域的前向散射光的焦距比通過中央?yún)^(qū)域外側(cè)的外圍區(qū)域的前向散射光的焦距長(zhǎng)，與聚光透鏡系統(tǒng)中通過中央?yún)^(qū)域的前向散射光的焦距與通過外圍區(qū)域的前向散射光的焦距一致的情況相比，本結(jié)構(gòu)中，通過聚光透鏡系統(tǒng)光軸附近后的光線(前向散射光)的行進(jìn)方向偏離光軸。因此，通過光軸附近的光線(前向散射光)很難碰到光束制止器，能夠減少光束制止器除去的前向散射光的量。
[0009]在上述(2)的結(jié)構(gòu)中，通過了光軸附近的光線(前向散射光)更加難以碰到光束制止器，能夠進(jìn)一步有效地減少被光束制止器除去的前向散射光的量。
[0010]在上述(3)的結(jié)構(gòu)中，用一個(gè)聚光透鏡就能減少被光束制止器除去的前向散射光的量，因此能夠降低成本。
[0011]上述(6)的結(jié)構(gòu)能夠降低聚光透鏡的生產(chǎn)成本。
[0012]在上述(7)的結(jié)構(gòu)中，通過光軸附近的光線(前向散射光)將更加難以碰到光束制止器，能夠減少光束制止器除去的前向散射光的量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為實(shí)施方式中的血細(xì)胞分析裝置的外觀斜視圖；
圖2為實(shí)施方式中的測(cè)定單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為實(shí)施方式中的光學(xué)檢測(cè)器的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為實(shí)施方式中的前向聚光透鏡的結(jié)構(gòu)圖；
圖5為實(shí)施例中的光照光學(xué)系統(tǒng)與前向散射光受光光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
圖6為實(shí)施例中的前向聚光透鏡的入射面與射出面的曲率圖；
圖7為實(shí)施例中的前向散射光受光光學(xué)系統(tǒng)的受光狀態(tài)圖；
圖8為比較例中的光照光學(xué)系統(tǒng)與前向散射光受光光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
圖9為比較例中的前向聚光透鏡的聚光狀態(tài)與射出面曲率的示圖；
圖10為實(shí)施例和比較例中的前向聚光透鏡的后焦距(back focus)和使用實(shí)施例中的前向聚光透鏡時(shí)的遮光角的示圖；
圖11為使用比較例和實(shí)施例中的前向聚光透鏡時(shí)光束制止器的前向散射光遮光狀態(tài)示圖；
圖12為變更例中的前向散射光受光光學(xué)系統(tǒng)的受光狀態(tài)圖。
[0014]優(yōu)選實(shí)施方式
下面參照附圖就本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行具體說明。
[0015]本實(shí)施方式中，將本發(fā)明用于對(duì)血液進(jìn)行相關(guān)檢查和分析的血細(xì)胞分析裝置及其光照光學(xué)系統(tǒng)中。下面參照附圖就本實(shí)施方式中的血細(xì)胞分析裝置進(jìn)行說明。
[0016]圖1為本實(shí)施方式中的血細(xì)胞分析裝置I的外觀斜視圖。
[0017]血細(xì)胞分析裝置I是一種檢測(cè)血液樣本中所含有的白細(xì)胞、紅細(xì)胞和血小板等，并對(duì)各種血細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)的多項(xiàng)目血細(xì)胞分析裝置。血細(xì)胞分析裝置I具有測(cè)定單元2、配置在測(cè)定單元2前面的運(yùn)送單元3、以及信息處理單元4。采自患者的末梢血一即血液樣本裝入樣本容器(采血管)T中。多個(gè)樣本容器T由樣本架L支撐，此樣本架L由運(yùn)送單元3運(yùn)送，血液樣本供應(yīng)給測(cè)定單元2。
[0018]信息處理單元4具有顯示部件41和輸入部件42，且與測(cè)定單元2、運(yùn)送單元3及主計(jì)算機(jī)5 (參照?qǐng)D2)進(jìn)行了可通信連接。信息處理單元4控制測(cè)定單元2和運(yùn)送單元3的運(yùn)行，根據(jù)測(cè)定單元2的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析，將分析結(jié)果傳送至主計(jì)算機(jī)5 (參照?qǐng)D2)。信息處理單元4由個(gè)人計(jì)算機(jī)構(gòu)成。
[0019]圖2為測(cè)定單元2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]測(cè)定單元2具有手部件21、樣本容器放置部件22、條形碼單元23、樣本吸移部件24、試樣制備部件25、檢測(cè)部件26。樣本吸移部件24有穿刺針24a，從樣本容器T中吸移樣本。試樣制備部件25有混合室MC和加熱器H，通過將試劑混入樣本中來制備測(cè)定用測(cè)定試樣。檢測(cè)部件26有光學(xué)檢測(cè)器D，且從測(cè)定試樣檢測(cè)出血細(xì)胞。測(cè)定單元2的各部件受信息處理單元4的控制。
[0021 ] 被運(yùn)送單元3置于位置Pl的樣本容器T由手部件21夾持著從樣本架L向上抽出。然后，手部件21搖動(dòng)，由此攪拌樣本容器T內(nèi)的樣本。攪拌結(jié)束后的樣本容器T由手部件21放入被置于位置Pl的樣本容器放置部件22。然后，此樣本容器T由樣本容器放置部件22運(yùn)送至位置P2。
[0022]樣本容器T置于位置P2后，設(shè)置在位置P2附近的條形碼單元23從貼在樣本容器T上的條形碼標(biāo)簽讀取樣本號(hào)。然后，此樣本容器T由樣本容器放置部件22運(yùn)送至位置P3。樣本容器T置于位置P3后，由樣本吸移部件24通過穿刺針24a從樣本容器T吸移一定量樣本。樣本吸移作業(yè)完成后，此樣本容器T由樣本容器放置部件22向前方運(yùn)送，并由手部件21將其送回原來的樣本架L的支撐位置。至于通過穿刺針24a吸移的樣本，在穿刺針24a移到混合室MC的位置后，由樣本吸移部件24向混合室MC排出一定量該樣本。
[0023]試樣制備部件25通過管子連接著裝第一試劑的試劑容器251、裝第二試劑的試劑容器252、以及裝鞘液(稀釋液)的試劑容器253。此外，試樣制備部件25還連接著壓縮器(無圖示)，并能夠利用該壓縮器產(chǎn)生的壓力從試劑容器25f253分別獲取試劑。試樣制備部件25在混合室MC內(nèi)混合血液樣本和試劑，并用加熱器H加熱此混合液一定時(shí)間，制備測(cè)定試樣。試樣制備部件25制備的測(cè)定試樣供應(yīng)到檢測(cè)部件26的光學(xué)檢測(cè)器D。
[0024]檢測(cè)部件26通過管子連接著裝鞘液(稀釋液)的試劑容器253。檢測(cè)部件26還連接著壓縮器(無圖示)，且能夠利用該壓縮器產(chǎn)生的壓力從試劑容器253獲取鞘液(稀釋液)。
[0025]圖3 (a)為光學(xué)檢測(cè)器D的結(jié)構(gòu)示意圖。為方便起見，圖3 (a)標(biāo)出了相互垂直交叉的XYZ坐標(biāo)軸。X軸方向?yàn)榧埫嫔舷路较?、Z軸方向?yàn)榧埫孀笥曳较?。圖3 (b)為流動(dòng)室Dl的結(jié)構(gòu)不意圖。圖3 (c)為光束制止器S的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0026]參照?qǐng)D3 Ca),光學(xué)檢測(cè)器D具有流動(dòng)室D1、鞘流系統(tǒng)D2、光照光學(xué)系統(tǒng)D3、前向散射光受光光學(xué)系統(tǒng)D4、側(cè)向散射光受光光學(xué)系統(tǒng)D5、熒光受光光學(xué)系統(tǒng)D6。
[0027]鞘流系統(tǒng)D2將處于被鞘液包被的狀態(tài)下的測(cè)定試樣送入流動(dòng)室D1，在流動(dòng)室Dl內(nèi)產(chǎn)生液流。如圖3 (b)所示，流動(dòng)室Dl有朝著細(xì)孔部件D13向上方噴射測(cè)定試樣的試樣吸嘴D11、鞘液供應(yīng)口 D12、廢液口 D14。細(xì)孔部件D13內(nèi)形成有供測(cè)定試樣流動(dòng)的流路D15。
[0028]光照光學(xué)系統(tǒng)D3有半導(dǎo)體激光器101、準(zhǔn)直透鏡102、光束整形透鏡103。
[0029]配置半導(dǎo)體激光器101時(shí)要使發(fā)光部件1la (參照?qǐng)D5 Ca?的半導(dǎo)體層的疊層方向與X軸方向一致。因此，從半導(dǎo)體激光器101發(fā)出的激光的發(fā)散角在X軸方向最大,在Y軸方向最小。半導(dǎo)體激光器101向Z軸正方向射出一定波長(zhǎng)(在本實(shí)施例中為642nm)的激光。從半導(dǎo)體激光器101射出的激光的中心軸(光軸)與由光照光學(xué)系統(tǒng)D3和前向散射光受光光學(xué)系統(tǒng)D4構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)的光軸O —致。
[0030]準(zhǔn)直透鏡102將半導(dǎo)體激光器101射出的激光轉(zhuǎn)換成平行光。光束整形透鏡103聚集透過準(zhǔn)直透鏡102的激光。光束整形透鏡103的入射面在X軸和Y軸上均有曲率，射出面僅在X軸方向有曲率。光束整形透鏡103在Y軸方向會(huì)聚激光，并使其聚焦于流動(dòng)室Dl的流路D15 (參照?qǐng)D3 (b))的位置上，此外，在X軸方向使激光會(huì)聚，并使其聚焦于流路D15前面(Z軸負(fù)方向側(cè))的位置上。因此，光束整形透鏡103在X軸方向會(huì)聚的光在從聚焦位置到達(dá)流路D15的位置處之前略微變寬。因此，如圖3 (b)所示，在X軸方向呈細(xì)長(zhǎng)形狀的激光光束照射到流路D15。
[0031]前向散射光受光光學(xué)系統(tǒng)D4有前向聚光透鏡201、光束制止器S、針孔202和光電二極管203。從流動(dòng)室Dl射向前方(Z軸正方向)的散射光(前向散射光)由前向聚光透鏡201聚集于針孔202的位置，然后，該光透過針孔202并被光電二極管203接收。光電二極管203輸出與收到的前向散射光強(qiáng)度相應(yīng)的電信號(hào)(前向散射光信號(hào))。
[0032]照射到流動(dòng)室Dl的激光中，未被粒子(血細(xì)胞等)散射的、透過了流動(dòng)室Dl的激光(以下稱“直射光”)被前向聚光透鏡201聚集于光束制止器S上。光束制止器S由不透光的薄板狀材料構(gòu)成。如圖3 (c)所示，光束制止器S有半圓形的開口 S1、S2、以及形成于這些開口 S1、S2之間的遮光部件S3。遮光部件S3的X軸方向的寬度Wl是一定的。直射光被聚集于此遮光部件S3上。如上所述，光束整形透鏡103會(huì)聚激光，且使得X軸方向的激光的焦點(diǎn)位置比Y軸方向上的激光的焦點(diǎn)位置靠前(Z軸負(fù)方向側(cè))。因此，直射光被前向聚光透鏡201聚集，且使得X軸方向的焦點(diǎn)位置比Y軸方向上的焦點(diǎn)位置靠前(Z軸負(fù)方向側(cè))。配置光束制止器S時(shí)要使得入射面位于直射光的X軸方向的焦點(diǎn)位置。因此，如圖3(c)所示，直射光以Y軸方向較長(zhǎng)的光束狀照射到遮光部件S3上。
[0033]來自流動(dòng)室Dl的前向散射光的大部分通過光束制止器S的開口 S1、S2，一部分被遮光部件S3遮擋。遮光部件S3的前向散射光遮光量取決于遮光部件S3的寬度Wl。因此，遮光部件S3的寬度Wl最好設(shè)為盡可能小的數(shù)值。然而，遮光部件S3需要能夠確實(shí)遮擋直射光，且必須正確地確保遮光部件S3的加工精度。為此，縮小遮光部件S3的寬度Wl時(shí)會(huì)有一定的限度。通常，寬度Wl設(shè)定為直射光的X軸方向的寬度的10倍左右。
[0034]側(cè)向散射光受光光學(xué)系統(tǒng)D5具有側(cè)向聚光透鏡D51、分色鏡D52、光電二極管D53。從流動(dòng)室Dl射向側(cè)面(X軸正方向)的散射光(側(cè)向散射光)被側(cè)向聚光透鏡D51聚集，在分色鏡D52經(jīng)過反射后，由光電二極管D53接收。光電二極管D53輸出與收到的側(cè)向散射光強(qiáng)度相應(yīng)的電信號(hào)(側(cè)向散射光信號(hào))。
[0035]突光受光光學(xué)系統(tǒng)D6具有分光過濾器D61和雪崩光電二極管D62。從流動(dòng)室Dl射向側(cè)面(X軸正方向)的熒光被側(cè)向聚光透鏡D51聚集，在通過分色鏡D52后，射向分光過濾器D61,之后由雪崩光電二極管D62接受。雪崩光電二極管D62輸出與收到的突光強(qiáng)度相應(yīng)的電信號(hào)(熒光信號(hào))。
[0036]返回圖2，光學(xué)檢測(cè)器D獲取的前向散射光信號(hào)、側(cè)向散射光信號(hào)和熒光信號(hào)傳送至信息處理單元4。信息處理單元4根據(jù)收到的這些信號(hào)進(jìn)行分析。
[0037]在圖3 (a)所示光學(xué)系統(tǒng)中，前向聚光透鏡201將通過了中央部分的前向散射光轉(zhuǎn)換為略呈平行光的光，并會(huì)聚通過了外圍部分的前向散射光。更詳細(xì)地說，前向聚光透鏡201將通過了從前向聚光透鏡201的光軸起到一定距離為止的區(qū)域的前向散射光轉(zhuǎn)換為略呈平行光的光，并會(huì)聚通過這一區(qū)域外側(cè)的區(qū)域的前向散射光。針孔202的孔直徑設(shè)定為略大于通過中央部分的略呈平行光的前向散射光的光束直徑的數(shù)值。
[0038]如此結(jié)構(gòu)的前向聚光透鏡201能夠減少光束制止器S除去的前向散射光的量。
[0039]下面，舉例說明具有如此結(jié)構(gòu)的前向聚光透鏡201的光學(xué)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)例(實(shí)施例)，并說明其效果。
[0040](實(shí)施例)
圖4 (a)?(c)為前向聚光透鏡201的結(jié)構(gòu)圖。圖4 (a)為從入射面rl看到的前向聚光透鏡201的示圖，圖4 (b)為前向聚光透鏡201的側(cè)視圖，圖4 (c)為從射出面r2看到的前向聚光透鏡201的示圖。
[0041]前向聚光透鏡201的入射面rl具有圓形的透鏡部件201a，且在透鏡部件201a外側(cè)有平坦部件201b。前向聚光透鏡201的射出面r2有圓形的透鏡部件201c，且在透鏡部件201c外側(cè)有平坦部件201d和傾斜部件201e。在本實(shí)施例中，前向聚光透鏡201由塑料材料制成。
[0042]圖5為本實(shí)施例中包括光照光學(xué)系統(tǒng)D3和前向散射光受光光學(xué)系統(tǒng)D4的一部分的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0043]在本實(shí)施例中，為了調(diào)整激光對(duì)流動(dòng)室Dl的照射位置，配置了透明的光路調(diào)整件104。光路調(diào)整件104有垂直于Z軸的入射面和射出面。使光路調(diào)整件104向平行于X— Z平面的方向或平行于Y— Z平面的方向傾斜，由此就能使激光照射流動(dòng)室Dl的照射位置向X軸方向或Y軸方向變化。此光路調(diào)整件104可以適當(dāng)省略。
[0044]在圖5 (a)的圖示中，為方便說明，流動(dòng)室Dl的流路D15平行于X軸方向，但實(shí)際上流動(dòng)室Dl的流路D15與Y軸方向平行。此外，圖5還顯示了半導(dǎo)體激光器101的發(fā)光部件1la和射出窗1lb0
[0045]圖6 (a)、(b)分別為前向聚光透鏡201的入射面rl和射出面r2的曲率圖。圖6(a)、(b)分別在下半部分顯示曲率，上半部分所顯示的前向聚光透鏡201的區(qū)域與下半部分所顯示的曲率的區(qū)域相互對(duì)應(yīng)。圖6 (a)、(b)下半部分所顯示的圖表的橫軸為從前向聚光透鏡201的光軸(中心)到X軸方向的距離(mm)，X軸正方向的距離用正表示，X軸負(fù)方向的距離用負(fù)顯示。圖6 (a)、(b)下半部分所示圖表的縱軸為曲率(曲率半徑r的倒數(shù))。圖6 (a)用正表示入射面rl的突出方向的曲率，圖6 (b)用負(fù)表示射出面r2的突出方向的曲率。因此，在圖6 (b)，負(fù)值的絕對(duì)值越大，突出方向的曲率越大。圖6 (a)、(b)下半部分顯示了 X軸方向的曲率，光軸周圍的其他方向的曲率也與圖6 (a)、(b)下半部分所示曲率相同。
[0046]在圖6 (a),All為入射面rl的有效直徑，A12為聚光的對(duì)象一即前向散射光的入射區(qū)域(以下稱“聚光區(qū)域”)。在圖6 (b)，A21為射出面r2的有效直徑，A22為聚光的對(duì)象一即前向散射光的入射區(qū)域(以下稱“聚光區(qū)域”)。
[0047]參照?qǐng)D6 (a)，入射面rl在光軸(中心)位置的曲率最大，在聚光區(qū)域A12，曲率隨著X軸方向的位置離光軸越來越遠(yuǎn)而逐漸變小。入射面rl具有曲率隨X軸方向的位置離開光軸而單調(diào)變化的非球面形狀。
[0048]參照?qǐng)D6(b)，射出面r2在光軸附近的曲率小，在聚光區(qū)域A22外圍部分的曲率增大。此外，射出面r2在光軸附近的區(qū)域A24處曲率無變化，當(dāng)X軸方向的位置超過區(qū)域A24時(shí)，曲率逐漸增大。如此，入射面rl具有曲率隨X軸方向的位置而出現(xiàn)多樣變化的非曲面形狀。
[0049]在本實(shí)施例中，前向聚光透鏡201的厚度(光軸上從入射面rl到射出面r2的距離)設(shè)定為2.410 (mm)。前向聚光透鏡201比如由APEL5014DP (塑料)構(gòu)成，其折射率為1.54。
[0050]在如此結(jié)構(gòu)中，入射到圖6 (a)的聚光區(qū)域A12的前向散射光中，通過圖6 (b)的區(qū)域A23的前向散射光以平行光或擴(kuò)散光的狀態(tài)從射出面r2射出。在此，區(qū)域A23的界限在距光軸的距離約為0.5 mm的位置處，通過此位置的前向散射光的光線與光軸平行(平行光)。通過區(qū)域A23的界限的內(nèi)側(cè)區(qū)域的前向散射光為比平行光略為擴(kuò)散的擴(kuò)散光。通過區(qū)域A23的界限的外側(cè)區(qū)域的前向散射光為會(huì)聚光。
[0051]圖7 Ca)為前向聚光透鏡201聚集的前向散射光的狀態(tài)示圖，圖7 (b)為光電二極管203附近的放大圖，圖7 (c)為Z軸正方向看光電二極管203時(shí)前向散射光相對(duì)于光電二極管203的受光面的照射狀態(tài)的示圖。
[0052]如圖7 (a)、(b)所示，在本實(shí)施例中，如上所述地設(shè)計(jì)了前向聚光透鏡201，因此，前向聚光透鏡201聚集的前向散射光不會(huì)會(huì)聚于一點(diǎn)，而通過中央部分的前向散射光成為基本為平行光的光線。因此，前向散射光在保持一定光束寬度的狀態(tài)下入射到光電二極管203。針孔202的孔徑略大于前向散射光的光束寬度。如圖7 (c)所示，前向散射光以在光電二極管203的受光面上發(fā)生某種程度的發(fā)散的狀態(tài)照射到受光面。
[0053]在本實(shí)施例中采用了這種前向聚光透鏡201，因此能夠減少光束制止器S除去的前向散射光的量。下面與比較例進(jìn)行對(duì)比并說明本實(shí)施例的上述效果。
[0054]圖8為比較例中的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0055]在比較例中，前向聚光透鏡201’為將前向散射光會(huì)聚于一點(diǎn)的非球面透鏡。
[0056]圖9 (a)為采用比較例中的前向聚光透鏡201’時(shí)的前向散射光的聚光狀態(tài)圖，圖9 (b)為前向聚光透鏡201’的射出面r0的曲率示圖。在圖9 (b)中，與圖6 (b)同樣地，關(guān)于縱軸所表示的曲率，負(fù)值的絕對(duì)值越大則突出方向的曲率越大。
[0057]如圖9 (b)所示，比較例中的前向聚光透鏡201’的射出面r0在光軸(中心)位置處曲率最大，隨著X軸方向的位置距光軸漸遠(yuǎn)，曲率逐漸變小。即，射出面r0具有曲率隨X軸方向的位置離開光軸而單調(diào)變化的非球面形狀。
[0058]如圖9 (a)所示，采用比較例中的前向聚光透鏡201’時(shí)，通過光軸附近的前向散射光也會(huì)被會(huì)聚。
[0059]圖10 (a)、(b)為實(shí)施例中的前向聚光透鏡201與比較例中的前向聚光透鏡201’的后焦距圖。
[0060]參照?qǐng)D10 (a)，本實(shí)施例中的前向聚光透鏡201的入射面rl和射出面r2具有上述結(jié)構(gòu)，因此，在光軸附近行進(jìn)的低角度光線(近軸光線)LI的后焦距Bfl比在最外圍附近行進(jìn)的廣角的光線(邊緣光線)L2的后焦距Bf2長(zhǎng)。與此相對(duì)，在比較例中的前向聚光透鏡201’中，在光軸附近行進(jìn)的低角度的近軸光線L1、以及在最外圍附近行進(jìn)的廣角的邊緣光線L2基本會(huì)聚于同一位置，后焦距BfO在所有光線中基本相同。
[0061]圖11 (a)為使用比較例中的前向聚光透鏡201’時(shí)通過光束制止器S的遮光部件S3的邊緣附近的光線的示圖，圖11 (b)為采用本實(shí)施例中的前向聚光透鏡201時(shí)通過光束制止器S的遮光部件S3的邊緣附近的光線的示圖。
[0062]如圖11 (a)所示，在比較例的前向聚光透鏡201’中，如上所述，通過光軸附近的前向散射光會(huì)被會(huì)聚，因此，通過光軸附近的光線易于碰到遮光部件S3的邊緣部分。與此相對(duì)，在本實(shí)施例的前向聚光透鏡201中，如上所述，通過光軸附近的前向散射光為平行光或發(fā)散光，因此，如圖11 (b)所示，通過光軸附近的光線難以碰到遮光部件S3的邊緣部分。根據(jù)本發(fā)明 申請(qǐng)人:的模擬實(shí)驗(yàn)，在比較例的情況下，通過遮光部件S3的邊緣附近的光線的會(huì)聚角度(相對(duì)于光軸O的傾斜角)為幾度左右。而在實(shí)施例的情況下，通過遮光部件S3的邊緣附近的光線的發(fā)散角度(相對(duì)于光軸O的傾斜角)為0.1度左右。
[0063]如此，使用本實(shí)施例中的前向聚光透鏡201時(shí)，通過光軸附近的前向散射光為平行光或擴(kuò)散光，與比較例相比，被遮光部件S3的邊緣部分遮擋的前向散射光的光線量減少。
[0064]圖10 (C)用相對(duì)于光軸O的前向散射光的X軸方向的傾斜角(以下稱“遮光角”)Θ s表示了遮光部件S3遮擋的前向散射光的范圍。
[0065]遮光角Θ s被定義為通過遮光部件S3的X軸方向邊緣(最邊緣部分)的光線Ls與光軸O構(gòu)成的角。光軸O通過遮光部件S3的中心時(shí)，流路D15產(chǎn)生的前向散射光光線中，相對(duì)于光軸O的X軸正負(fù)方向的傾斜角在遮光角Θ s范圍內(nèi)的光線射入遮光部件S3，并被遮光部件S3遮光。因此，遮光角Θ s可以用作評(píng)價(jià)被遮光部件S3遮擋的前向散射光的光量的指標(biāo)。本發(fā)明 申請(qǐng)人:通過模擬實(shí)驗(yàn)求出了采用本實(shí)施例中的前向聚光透鏡201時(shí)的遮光角Θ S、以及使用比較例中的前向聚光透鏡201’時(shí)的遮光角0S。在此模擬實(shí)驗(yàn)中，遮光部件S3的X軸方向?qū)挾萕l (參照?qǐng)D3 (c))設(shè)定為0.2mm。模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
表1_

【權(quán)利要求】
1.一種粒子分析裝置，包括: 光源； 供含有粒子的試樣流動(dòng)的流動(dòng)室； 將來自所述光源的光照射到所述流動(dòng)室的流路的照射光學(xué)系統(tǒng)；以及 接受來自所述流路的光的受光光學(xué)系統(tǒng)； 其中，所述受光光學(xué)系統(tǒng)包括: 聚光透鏡系統(tǒng)，包括至少一個(gè)用于聚集來自流經(jīng)所述流路的粒子的前向散射光的聚光透鏡； 受光部件，用于接受由所述聚光透鏡系統(tǒng)聚集的所述前向散射光；以及光束制止器，配置于所述聚光透鏡系統(tǒng)和所述受光部件之間的光路上，用于遮擋來自所述光源的直射光； 其中，所述至少一個(gè)聚光透鏡具有非球面的透鏡面，在所述聚光透鏡系統(tǒng)中，通過包括光軸在內(nèi)的中央?yún)^(qū)域的前向散射光的焦距比通過所述中央?yún)^(qū)域外側(cè)的外圍區(qū)域的前向散射光的焦距長(zhǎng)。
2.根據(jù) 權(quán)利要求1所述的粒子分析裝置，其特征在于: 所述聚光透鏡系統(tǒng)將通過所述外圍區(qū)域的所述前向散射光會(huì)聚于一定的焦點(diǎn)位置，將通過所述中央?yún)^(qū)域的所述前向散射光轉(zhuǎn)換為平行光或擴(kuò)散光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒子分析裝置，其特征在于: 所述聚光透鏡系統(tǒng)中央部分的焦距比外圍部分的焦距長(zhǎng)，所述聚光透鏡系統(tǒng)是一個(gè)具有非球面透鏡面的聚光透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒子分析裝置，其特征在于: 所述非球面的透鏡面在所述外圍區(qū)域中越向外側(cè)曲率越大，且在所述中央?yún)^(qū)域中的曲率小于所述外圍區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的粒子分析裝置，其特征在于: 所述非球面的透鏡面在從所述聚光透鏡系統(tǒng)的光軸起到一定距離為止的區(qū)域內(nèi)的曲率基本是一定的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒子分析裝置，其特征在于: 所述至少一個(gè)聚光透鏡是塑料透鏡。
7.一種粒子分析裝置用光學(xué)系統(tǒng)，包括: 將來自光源的光照射到含有粒子的試樣流經(jīng)的流動(dòng)室的流路的照射系統(tǒng)； 接受來自所述流動(dòng)室的光的受光系統(tǒng)； 其中，所述受光系統(tǒng)包括: 聚光透鏡系統(tǒng)，包括至少一個(gè)用于聚集來自流經(jīng)所述流路的粒子的前向散射光的聚光透鏡； 受光部件，用于接受由所述聚光透鏡系統(tǒng)聚集的所述前向散射光；以及光束制止器，配置于所述聚光透鏡系統(tǒng)和所述受光部件之間的光路上，用于遮擋來自所述光源的直射光； 其中，所述至少一個(gè)聚光透鏡具有非球面的透鏡面，在所述聚光透鏡系統(tǒng)中，通過包括光軸在內(nèi)的中央?yún)^(qū)域的前向散射光的焦距比通過中央?yún)^(qū)域外側(cè)的外圍區(qū)域的前向散射光的焦距長(zhǎng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的粒子分析裝置用光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于: 所述聚光透鏡系統(tǒng)將通過所述外圍區(qū)域的所述前向散射光會(huì)聚于一定的焦點(diǎn)位置，將通過所述中央?yún)^(qū)域的所述前向散射光轉(zhuǎn)換為平行光或擴(kuò)散光。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的粒子分析裝置用光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于: 所述聚光透鏡系統(tǒng)的中央部分的焦距比外圍部分的焦距長(zhǎng)，所述聚光透鏡系統(tǒng)是一個(gè)具有非球面的透鏡面的聚光透鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的粒子分析裝置用光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于: 所述非球面的透鏡面在所述外圍區(qū)域越向外側(cè)曲率越大，且在所述中央?yún)^(qū)域的曲率小于所述外圍區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的粒子分析裝置用光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于: 所述非球面的透鏡面在從所述聚光透鏡系統(tǒng)的光軸起到一定距離為止的區(qū)域內(nèi)的曲率基本是一定的。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的粒子分析裝置用光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于: 所述至少一個(gè) 聚光透鏡是塑料透鏡。
13.—種通過光照流動(dòng)室的流路來將流經(jīng)所述流路的粒子產(chǎn)生的前向散射光聚集于光檢測(cè)器的受光面的粒子分析裝置用透鏡，其特征在于: 所述粒子分析裝置用透鏡具有非球面的透鏡面，且中央部分的焦距比外圍部分的焦距長(zhǎng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的粒子分析裝置用透鏡，其特征在于: 所述非球面的透鏡面在所述外圍部分越向外側(cè)曲率越大，且在所述中央部分的曲率比所述外圍部分小。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的粒子分析裝置用透鏡，其特征在于: 所述非球面的透鏡面在從該透鏡的光軸起到一定距離為止的區(qū)域內(nèi)的曲率基本是一定的。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的粒子分析裝置用透鏡，其特征在于: 所述透鏡由塑料透鏡構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】G01N15/14GK104075978SQ201410112669
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月26日
【發(fā)明者】山本毅, 田端誠(chéng)一郎 申請(qǐng)人:希森美康株式會(huì)社