(57)【要約】【課題】粒子からの散乱光強度を高速に且つ高精度に検出する。【解決手段】光源(７)と励起光学系と検出光学系とを含むと共に、第１サンプリング方向とこれと交差する第２サンプリング方向とに、透明ステージ(５)を相対的に二次元走査する光学モジュール(４)を備え、上記第１サンプリング方向への走査長は上記第２サンプリング方向への走査長よりも長く、上記検出光学系のデータサンプリング部は、上記第２サンプリング方向に走査を行う場合には第２サンプリング間隔の距離で行う一方、上記第１サンプリング方向に走査を行う場合には、上記第２サンプリング間隔の距離よりも小さい上記第１サンプリング間隔の距離で行い、上記励起光学系のアパーチャ(１０)は、上記光源(７)からの励起光のスポット形状の上記第１サンプリング方向のサイズを上記第２サンプリング方向のサイズよりも小さく設定する。【選択図】図２
2015040845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象物が載置されると共に、光透過性を有する透明ステージと、
光源から出射された励起光を上記検出対象物に照射する励起光学系と、
上記励起光の照射によって上記透明ステージに載置された上記検出対象物の検出面から発せられた光を検出する検出光学系と、
上記検出光学系に含まれる共に、上記検出された光の強度を予め定められた設定間隔でサンプリングするデータサンプリング部と、
上記光源と上記励起光学系と上記検出光学系とを含むと共に、上記データサンプリング部による第１サンプリング方向とこの第１サンプリング方向に交差する第２サンプリング方向とに、上記透明ステージを相対的に二次元走査を行う光学モジュールと
を備え、
上記光学モジュールにおける上記第１サンプリング方向への走査長は、上記第２サンプリング方向への走査長よりも長くなっており、
上記データサンプリング部は、上記光学モジュールが上記第１サンプリング方向に走査を行っている場合には、第１サンプリング間隔で上記サンプリングを行う一方、上記第２サンプリング方向に走査を行っている場合には、上記第１サンプリング間隔とは異なる第２サンプリング間隔で上記サンプリングを行うようになっており、
上記励起光学系は、上記検出対象物を照射する上記励起光のスポット形状を設定するアパーチャを含んでおり、
上記第１サンプリング間隔の距離は、上記第２サンプリング間隔の距離よりも小さく設定されており、
上記アパーチャで設定される上記励起光のスポットの形状は、上記第１サンプリング方向のスポットサイズが、上記第２サンプリング方向のスポットサイズよりも小さく設定されている
ことを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光検出装置において、
上記第１サンプリング間隔の距離に対する上記第２サンプリング間隔の距離の比の値は２以上であり、
上記励起光のスポットにおける上記第１サンプリング方向へのスポットサイズに対する上記第２サンプリング方向へのスポットサイズの比の値は２以上である
ことを特徴とする光検出装置。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２に記載の光検出装置において、
上記検出対象物には、上記励起光の照射によって光を発する微小粒子が二次元的に拡散されており、
上記微小粒子のサイズは、上記検出対象物上に形成される上記励起光のスポットにおける上記第１サンプリング方向へのスポットサイズよりも小さく、
上記検出光学系は、上記検出対象物に拡散されている上記微小粒子から発せられた光を検出することによって、上記微小粒子を検出するようになっている
ことを特徴とする光検出装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一つに記載の光検出装置において、
上記光学モジュールを、上記透明ステージに対して、上記第１サンプリング方向に相対的に往復動作をさせる第１動作部と、
上記光学モジュールを、上記透明ステージに対して、上記第１サンプリング方向に略直交する上記第２サンプリング方向に相対的に往復動作をさせる第２動作部と、
を備えたことを特徴とする光検出装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３の何れか一つに記載の光検出装置において、
上記第１サンプリング方向は円周方向である一方、上記第２サンプリング方向は上記円周の半径方向であり、
上記透明ステージを、上記円周の中心を中心として、上記光学モジュールに対して相対的に回転動作をさせる第１動作部と、
上記光学モジュールを、上記透明ステージに対して、上記第２サンプリング方向に相対的に往復動作をさせる第２動作部と、
を備えたことを特徴とする光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、微小粒子検出装置として、液体中あるいはメンブレンやスライドガラス上に展開された微小粒子に光を照射し、上記微小粒子から発生する蛍光あるいは散乱光を検出して、粒子の計数あるいは性状検査を行うものがある。ここで、上記微小粒子としては、無機粒子、微生物、細胞、血液中の赤血球、白血球、血小板、血管内皮細胞、上記組織の微小細胞片や血液中のマイクロパーティクル等が含まれる。そして、上記微小粒子は、液体中にある場合には微小粒子懸濁液となる。
【０００３】
上記微小粒子の検出方法としては、フローサイトメーターが一般的である。このフローサイトメーターにおいては、上記微小粒子の懸濁液を毛細管にシース液と共に流す。そして、上記毛細管の一部にレーザー光を照射し、上記微小粒子に光が当たった時に生ずる散乱光あるいは蛍光を検出することによって、粒子の種類や粒子の大きさを分類する。例えば、特定の粒子と結合する蛍光試薬で粒子を標識することによって、蛍光を発する粒子の数を計数して上記特定の粒子のみを計数することができる。このフローサイトメーターでは、サブミクロンから１０μｍ程度の粒子の検出が可能であり、高精度な検出が可能である。
【０００４】
しかしながら、上記サブミクロンの粒子まで測定可能なフローサイトメーターでは、装置が大型であって高価なシステムとなっている。
【０００５】
一方、粒子の検出方法として、粒子の画像を測定し、画像の情報から粒子の種類や大きさを判定する方法がある。この方法は、画像を用いて粒子の検出や分析を行うことから、上記フローサイトメーターに対して、イメージサイトメーターと呼ばれることがある。画像化方法として、顕微鏡とデジタルカメラとによる撮像や、光学ヘッドを二次元的にスキャンしながら散乱光あるいは蛍光を検出し、画像化する方法がある。
【０００６】
上記顕微鏡とデジタルカメラとによる撮像の場合には、１μｍ以上の粒子では高精度な画像測定が可能であるが、サブミクロンの粒子を測定する場合には、高倍率な対物レンズを有する顕微鏡と高感度な(つまり、低ノイズでダイナミックレンジの幅が広い)デジタルカメラとが必要になるので、非常に高価なシステムとなる。また、サブミクロン粒子の場合、光の波長と粒子のサイズとが同等になるので回折限界によって結像性能が低下し、粒子サイズの正確な判定が困難になる。
【０００７】
さらに、上記顕微鏡として蛍光顕微鏡システムを用いれば、容易に粒子を検出することが可能である。ところが、同様に、サブミクロン粒子の場合に光の波長と粒子のサイズとが同等になるので、粒子サイズの正確な判定ができない。また、微小粒子からの蛍光は微弱なため、高感度なデジタルカメラが必要となる。
【０００８】
これに対して、光学ヘッドをスキャンしながら散乱光あるいは蛍光を検出するシステムにおいては、光学ヘッドからレーザー光を粒子に集光して照射し、粒子から発生する散乱光あるいは蛍光を検出しながら、上記光学ヘッドを二次元的に走査して画像化する。
【０００９】
このような光学ヘッドをスキャンしながら光を検出するシステムとして、特許第３９２８８４６号公報(特許文献１)に開示された共焦点光学系を備えたスキャナがある。
【００１０】
上記特許文献１に開示された共焦点光学系を備えたスキャナにおいては、レーザー励起光源から出射されたレーザー光は、コリメータレンズで平行光にされた後、光学ヘッド内の穴明きミラーの穴および第１レンズを通過して、Ｘ方向とＹ方向とに移動可能なサンプルステージにセットされたサンプル上に入射する。そして、サンプルが蛍光サンプルの場合は、レーザー光によって蛍光物質が励起されて蛍光が発せられ、蓄積性蛍光体シートの場合は、レーザー光によって輝尽性蛍光体が励起されて輝尽光が発せられる。こうして、上記サンプルから発せられた光は、上記第１レンズによって平行光にされ、上記穴明きミラーの穴の周囲で反射され、第２レンズによって集光される。そして、第２レンズの焦点位置に設けられた共焦点切換部材を通過してフォトマルチプライアによって光電的に検出されて、アナログデータが生成されるようになっている。
【００１１】
このように、上記光学ヘッドを上記サンプルに対して相対的にスキャンしながら光を検出するシステムにおいては、サブミクロンの粒子を検出する場合、レーザー光の照射スポット径は、粒子サイズと同等かそれ以上に大きくなる。そのために、二次元スキャンの結果得られる画像は、粒子の一つ一つが解像された画像になっていないので、画像から直接粒子の大きさを計測することは困難である。ところが、上記レーザー光の照射スポットが粒子サイズよりも大きくても、粒子サイズによって粒子から生じる散乱光強度が異なるので、散乱光の強さから粒子径を判定することは可能である。その理由は、粒子径と散乱光強度とに相関があるためである。
【００１２】
その場合、散乱光を高感度に検出する検出器(低ノイズで広ダイナミックレンジな検出器)とレーザー光源とが必要になるが、高倍率な対物レンズを有する顕微鏡と高感度なデジタルカメラとを用いるシステムに比較して、安価なシステム構成が可能である。
【００１３】
しかしながら、上記従来の光学ヘッドをサンプルに対して相対的にスキャンしながら光を検出するシステムにおいては、以下のような問題がある。
【００１４】
すなわち、上記二次元スキャンを行ってサンプルからの散乱光を検出するシステムにおいては、粒子径が小さくなるほど、上記二次元スキャンのスキャンピッチを小さくして測定する必要がある。その理由は、粒子径よりもスキャンピッチが大きい場合には、粒子を読み飛ばしてしまう可能性があるためである。しかしながら、測定ピッチ(スキャンピッチ)が小さくなるほど、測定時間が長時間になるという新たな問題が生ずる。
【００１５】
また、レーザー光の照射スポット径を粒子サイズよりも大きくすれば、粒子の読み飛ばしは生じない。しかしながら、散乱光強度が弱くなって粒子サイズを誤ってしまう可能性があるという問題がある。
【００１６】
ところが、上記特許文献１に開示された共焦点光学系を備えたスキャナは、一般的な蛍光イメージングシステムであり、微粒子を検出することを目的ともしていない。したがって、上記特許文献１においては、粒子径が小さいためスキャンピッチを小さくした場合の問題点や、レーザー光の照射スポット径を大きくした場合の問題点については、一切述べられてはいない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特許第３９２８８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
そこで、この発明の課題は、粒子の読み飛ばしがなく、粒子からの散乱光強度を高速に且つ高精度に検出することができる光検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するため、この発明の光検出装置は、
検出対象物が載置されると共に、光透過性を有する透明ステージと、
光源から出射された励起光を上記検出対象物に照射する励起光学系と、
上記励起光の照射によって上記透明ステージに載置された上記検出対象物の検出面から発せられた光を検出する検出光学系と、
上記検出光学系に含まれる共に、上記検出された光の強度を予め定められた設定間隔でサンプリングするデータサンプリング部と、
上記光源と上記励起光学系と上記検出光学系とを含むと共に、上記データサンプリング部による第１サンプリング方向とこの第１サンプリング方向に交差する第２サンプリング方向とに、上記透明ステージを相対的に二次元走査を行う光学モジュールと
を備え、
上記光学モジュールにおける上記第１サンプリング方向への走査長は、上記第２サンプリング方向への走査長よりも長くなっており、
上記データサンプリング部は、上記光学モジュールが上記第１サンプリング方向に走査を行っている場合には、第１サンプリング間隔で上記サンプリングを行う一方、上記第２サンプリング方向に走査を行っている場合には、上記第１サンプリング間隔とは異なる第２サンプリング間隔で上記サンプリングを行うようになっており、
上記励起光学系は、上記検出対象物を照射する上記励起光のスポット形状を設定するアパーチャを含んでおり、
上記第１サンプリング間隔の距離は、上記第２サンプリング間隔の距離よりも小さく設定されており、
上記アパーチャで設定される上記励起光のスポットの形状は、上記第１サンプリング方向のスポットサイズが、上記第２サンプリング方向のスポットサイズよりも小さく設定されている
ことを特徴としている。
【００２０】
また、一実施の形態の光検出装置では、
上記第１サンプリング間隔の距離に対する上記第２サンプリング間隔の距離の比の値は２以上であり、
上記励起光のスポットにおける上記第１サンプリング方向へのスポットサイズに対する上記第２サンプリング方向へのスポットサイズの比の値は２以上である。
【００２１】
また、一実施の形態の光検出装置では、
上記検出対象物には、上記励起光の照射によって光を発する微小粒子が二次元的に拡散されており、
上記微小粒子のサイズは、上記検出対象物上に形成される上記励起光のスポットにおける上記第１サンプリング方向へのスポットサイズよりも小さく、
上記検出光学系は、上記検出対象物に拡散されている上記微小粒子から発せられた光を検出することによって、上記微小粒子を検出するようになっている。
【００２２】
また、一実施の形態の光検出装置では、
上記光学モジュールを、上記透明ステージに対して、上記第１サンプリング方向に相対的に往復動作をさせる第１動作部と、
上記光学モジュールを、上記透明ステージに対して、上記第１サンプリング方向に略直交する上記第２サンプリング方向に相対的に往復動作をさせる第２動作部と、
を備えている。
【００２３】
また、一実施の形態の光検出装置では、
上記第１サンプリング方向は円周方向である一方、上記第２サンプリング方向は上記円周の半径方向であり、
上記透明ステージを、上記円周の中心を中心として、上記光学モジュールに対して相対的に回転動作をさせる第１動作部と、
上記光学モジュールを、上記透明ステージに対して、上記第２サンプリング方向に相対的に往復動作をさせる第２動作部と、
を備えている。
【発明の効果】
【００２４】
以上より明らかなように、この発明の光検出装置は、長走査方向であるので短くできる上記第１サンプリング方向での第１サンプリング間隔の距離を、短走査方向であるので短くできない上記第２サンプリング方向での上記第２サンプリング間隔の距離よりも小さく設定している。こうして、トータルとして高速に且つ高精度に、検出光強度を得るためのサンプリングを可能にできる。
【００２５】
さらに、上記光源からの励起光の上記検出対象物上におけるスポットの形状を、上記第１サンプリング方向のスポットサイズが、上記第２サンプリング方向のスポットサイズよりも小さくなるように設定している。つまり、サンプリング間隔が狭い方向にはサイズが小さく、サンプリング間隔が広い方向にはサイズが大きく設定している。こうして、短走査方向である上記第２サンプリング方向において、上記第２サンプリング間隔の距離を小さくできないことによる上記検出対象物の検出面から発せられる微小粒子等からの光の見落としの増加を低減し、両方向への走査時における上記検出面から発せられた光の検出速度を高め、且つさらに検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の光検出装置における斜視図である。
【図２】図１における光学モジュールの断面概略図である。
【図３】二次元走査によってサンプルに描かれる励起光の走査軌跡を示す図である。
【図４】図３の二次元走査で得られる微小粒子近傍の検出データを示す図である。
【図５】図３の状態から第２走査方向へのスキャンピッチを狭くした場合の走査軌跡を示す図である。
【図６】図３の状態から第１走査方向でのデータサンプリング間隔を狭くした場合の走査軌跡を示す図である。
【図７】図６の二次元走査で得られる微小粒子近傍の検出データを示す図である。
【図８】半導体レーザーからの励起光のサンプル上でのスポットを示す図である。
【図９】図２とは異なる光学モジュールの断面概略図である。
【図１０】図２および図９とは異なる光学モジュールの断面概略図である。
【図１１】図２,図９および図１０とは異なるガラスステージおよび光学モジュールの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２８】
・第１実施の形態
図１および図２は、本実施の形態の光検出装置における概略構成を示す図である。尚、図１は全体を示す斜視図であり、図２は光学モジュールの断面概略図である。
【００２９】
図１において、１は光源装置であり、２は対物レンズであり、３は検出装置である。光源装置１と対物レンズ２と検出装置３とは、枠体内に収納されて上記光学モジュール４を構成している。そして、光学モジュール４の上方には対物レンズ２に対向して上記透明ステージとしてのガラスステージ５が配置され、ガラスステージ５上には例えば蛍光物質によって標識された微小粒子が分布する懸濁液やゲル支持体やメンブレン等の転写支持体がサンプル(検出対象物)６としてセットされている。
【００３０】
ここで、上記ガラスステージ５は矩形を成しており、長辺方向である第１走査方向と、第１走査方向に直交する短辺方向である第２走査方向との、二次元方向に走査するように構成されている。その場合における走査方法については、特に限定するものではない。要は、ガラスステージ５を上記第１走査方向に往復動作をさせる第１動作部と、上記第２走査方向に往復動作をさせる第２動作部とを備えていれば良いのである。あるいは、光学モジュール４側を二次元方向に走査してもよい。
【００３１】
上記光学モジュール４の光源装置１には、光源としての半導体レーザー７が設けられており、対物レンズ２の光軸と半導体レーザー７の光軸とが直交する位置には、半導体レーザー７から出射されて第１レンズ８,スポットサイズ調整レンズ９およびアパーチャ１０で集光されたレーザー光を、対物レンズ２に入射するように反射させるプリズム１１を配置している。尚、半導体レーザー７,第１レンズ８,スポットサイズ調整レンズ９,アパーチャ１０,プリズム１１および対物レンズ２によって上記励起光学系を構成している。そのうち、半導体レーザー７,第１レンズ８,スポットサイズ調整レンズ９およびアパーチャ１０は、一つのケース内に収納されて光源装置１を構成している。
【００３２】
ここで、詳述はしないが、上記対物レンズ２はレンズホルダ(図示せず)に格納されており、ステッピングモータ等の駆動部(図示せず)によって光軸方向に移動されて、焦点位置を変更可能になっている。また、スポットサイズ調整レンズ９はレンズホルダ(図示せず)に格納されており、駆動部(図示せず)によって光軸方向に移動されて、スポットサイズを調整可能になっている。
【００３３】
また、図２において、上記対物レンズ２の光軸上におけるプリズム１１の下方には、プリズム１１側から順に、対物レンズ２によって集光されて平行光に変換れたサンプル６からの蛍光を減光するＮＤ(減光)フィルタ１２、ＮＤフィルタ１２を通過した蛍光を集光する第２レンズ１３、および、第２レンズ１３を通過した蛍光の迷光をカットするピンホール１４が配置されている。さらに、対物レンズ２の光軸上におけるピンホール１４の下方には、ピンホール１４を通過した蛍光を検出する光電子増倍管(ＰＭＴ)等の検出素子を含む検出器１５が配置されている。尚、対物レンズ２,ＮＤフィルタ１２,第２レンズ１３,ピンホール１４および検出器１５によって上記検出光学系を構成している。そのうち、ピンホール１４および検出器１５は、一つのケース内に収納されて検出装置３を構成している。
【００３４】
上記構成を有する光学モジュール４では、半導体レーザー７から出射された励起光は、第１レンズ８,スポットサイズ調整レンズ９およびアパーチャ１０で収束され、次いでプリズム１１によって反射されて、対物レンズ２およびガラスステージ５を通過して、サンプル６における下面上の一点に集光される。その場合、プリズム１１の長手方向(水平方向)の長さは短く、上記長手方向に直交する方向の幅は狭くなっており、半導体レーザー７からの励起光は対物レンズ２の光軸付近(励起光透過部)のみを通過するようになっている。
【００３５】
上記蛍光は、サンプル６における上記励起光が照射された部分から周囲に等方的に出射される。そして、出射された蛍光のうちのガラスで成るガラスステージ５を透過して対物レンズ２に入射した成分が、対物レンズ２,ＮＤフィルタ１２,第２レンズ１３およびピンホール１４を通過して、検出器１５によって検出される。そして、検出器１５で検出された信号は、内蔵されるＡＤ変換器等によってＡＤ変換等の処理が施された後に、ＰＣ(パーソナルコンピュータ)等へ送出される。こうして、サンプル６上の各測定点での蛍光強度の分布が内部メモリ等に記録される。
【００３６】
以下、上述したように、上記励起光が照射された部分から周囲に等方的に散乱された蛍光のうち対物レンズ２を通過した光を、単に散乱光と言う場合がある。
【００３７】
尚、減光用のＮＤフィルタ１２は、図１に示すように、例えば回転フォルダ１６に配置されて、蛍光の光量に応じて他の減光量のフィルタと交換可能になっている。また、ピンホール１４は、迷光や検出面以外からの散乱光を除去する効果がある。例えば、サンプル６の裏面(上面)で発生した蛍光は、上記裏面が対物レンズ２の焦点位置からずれているので、対物レンズ２の後段に続く光学系によってピンポール１４の位置では広がった光となる。このような迷光は、効率よくピンポールを透過することができず、ピンホール１４によって除去される。
【００３８】
図２に示すように、上記対物レンズ２における光軸を含む中央部分は、通常の凸レンズの機能(屈折のみで光を偏向)を有する凸レンズ部２aとなっている。そして、半導体レーザー７から出射されてプリズム１１で反射された励起光は、この凸レンズ部２aの部分を通過してサンプル６に向かって収束される。また、サンプル６から出射された蛍光のうちの放射角度が小さい蛍光は、この凸レンズ部２aの部分を通過して検出器１５に向かって集光される。
【００３９】
上記対物レンズ２における凸レンズ部２aの周囲は、下方に向かって開いた円錐台形の筒状体２bとなっている。そして、サンプル６から出射された蛍光のうちの、凸レンズ部２aに入りきらないような放射角度の大きい蛍光は、筒状体２bの上端面から筒状体２b内に入射し、筒状体２bの外周面で全反射されて光軸側に偏向され、筒状体２bの内周面および下端面から検出器１５に向かって出射される。
【００４０】
以上のごとく、上記サンプル６から出射された蛍光のうち、凸レンズ部２aに入りきらないような放射角度の大きい蛍光を、筒状体２bの外周面で全反射させることにより、通常の凸レンズでは集光できないような大きな放射角度の光をも集めることができる。そのため、検出器１５の感度アップを図ることができるのである。
【００４１】
本実施の形態のごとく、上記サンプル６における下面上の励起光が集光された部分から周囲に等方的に散乱した蛍光(散乱光)を、サンプル６における上記励起光の照射側から検出することを、「後方散乱光検出」と称する。
【００４２】
上述したように、本実施の形態においては、上記光学モジュール４を固定して、サンプル６を載せたガラスステージ５を二次元方向に走査させて、散乱光強度の分布画像を読取る構成になっている。
【００４３】
このように、上記光学モジュール４に対してガラスステージ５を相対的に第１走査方向(長辺方向)と第２走査方向(短辺方向)とに交互に二次元走査した場合に、図３に示すように、サンプル６上には、対物レンズ２によって励起光の集光点の走査軌跡が描かれる。この走査軌跡は、間隔を空けて矢印方向に往復動する直線ａ,ｂ,ｃと、直線ａの先端部と直線ｂの根元部とを矢印方向につなぐ直線ｄと、直線ｂの先端部と直線ｃの根元部とを矢印方向につなぐ直線ｅとが、連続して繰り返して構成されている。
【００４４】
こうして上記サンプル６上を二次元走査を行った際に、直線ｃの走査軌跡の位置に微小粒子１７が位置していた場合に、直線の走査軌跡ｃ上の領域１８を走査中に検出器１５で検出されるアナログデータ(本来の散乱光強度)は、図４に示す曲線１９のようになる。ところが、検出器１５では、上述したように、内蔵される上記データサンプリング部としてのＡＤ変換器等によってＡＤ変換の処理が施される。したがって、検出器１５から上記ＰＣに入力される検出データ(検出された散乱光強度)は、図４に示す曲線１９上に○で示す離散値となる。その場合、上記ＡＤ変換器のデータ取得間隔(サンプリング間隔の距離)が微小粒子１７の直径に略等しいために、データ取得点(測定点)が曲線１９のピークからずれる場合がある。その場合には、検出器１５のディジタル検出値は、本来の散乱光強度を示すことができない。
【００４５】
この場合、上記ディジタル散乱光強度によって粒子の有無、つまり粒子の数や位置を計測する場合は問題が少ないが、ディジタル散乱光強度によって粒子径を計測する場合は、上記ディジタル散乱光強度の不正確さは直ちに粒子径の不正確さとなり、大きな問合となる。
【００４６】
図５は、図３の状態から上記第２走査方向へのスキャンピッチを狭くした状態での走査軌跡を示す。この場合には、上記第２走査方向へのスキャンピッチが狭くなっているために、微粒子１７を上記第１走査方向への直線の走査軌跡ｆと直線の走査軌跡ｇとの２回スキャンすることができ、画像の精度が高くなる。そのために、ディジタル散乱光強度によって粒子径を計測する場合に、粒子径を誤る可能性を低減することができる。
【００４７】
しかしながら、上記第２走査方向へのスキャン数が増加する分、走査に時間が掛かるという欠点がある。
【００４８】
図６は、図３の状態から上記第１走査方向への走査時の上記ＡＤ変換器によるデータのサンプリング間隔を狭くした状態での走査軌跡を示す。この場合の走査軌跡は図３に示す走査軌跡と同じである。但し、図７に示す曲線１９上に○で示す検出器１５からの検出データ(散乱光強度)は、上記ＡＤ変換器のサンプリング間隔を狭くした分だけ数が増えている。そのために、○で示す測定値に基づく「検出された散乱光強度」は、曲線１９で示すアナログ測定値に基づく「本来の散乱光強度」と略近い値になっており、図３よりも正確な測定が可能になる。
【００４９】
この場合には、上記ＰＣで得られる生データ画像は、検出器１５の上記ＡＤ変換によるデータサンプリング間隔を画像上では同じ長さとして表現されるため、図６における単位時間当たりのデータ取得間隔の図３における単位時間当たりのデータ取得間隔に対する増加率だけ、上記第１走査方向へ伸ばされた画像となる。そこで、上記ＰＣでは、上記第１走査方向への長さを上記増加率の分だけ縮小する補正を行う必要がある。
【００５０】
ところで、上記サンプル６中の微小粒子１７からの蛍光の強度は、主として微小粒子１７に対する励起光の当たり方に依存する。そして、微小粒子１７から散乱される蛍光の強度を強くするには、上記励起光を小さいスポットに絞って狭いエリアに強い励起光が照射される必要がある。また、上記第２走査方向へのスキャンは、隣接する励起光の領域が一部重なるように少しずつずらしながら行う。
【００５１】
この時に、上記微小粒子１７からの蛍光の強度がばらつく理由は、励起光のスポット領域の中には強度分布があり、最も光強度が最も強いスポットの中心に粒子１７が位置しないと蛍光の強度が落ちてしまい、粒子１７を正しく捉えられないからである。微小粒子１７からの蛍光がばらつく問題を解消するには、検出器１５によるサンプリング間隔を短くすることによって、励起光スポットの略中心に粒子１７が位置する機会を増やす必要がある。
【００５２】
ここで、上記第１走査方向へのサンプリング間隔は、検出器１５における上記ＡＤ変換器の回路構成で設定可能である。これに対して、上記第２走査方向へのサンプリング間隔は、ガラスステージ５の第２走査方向への移動で設定される。その場合、ガラスステージ５の第２走査方向への移動間隔(スキャンピッチ)は、ガラスステージ５の移動機構が関係するために、簡単には変更することができない。これに対し、検出器１５におけるＡＤ変換の間隔はＡＤ変換器の回路構成と駆動プログラムによって設定可能であり、比較的簡単である。
【００５３】
別の見方をすれば、上記ガラスステージ５のような平面ステージを二次元走査する場合は、上記第１走査方向のように長辺方向への長走査方向と、上記第２走査方向のように短辺方向への短走査方向とに、走査方向が分かれる。そして、上記長走査方向の走査では、一回の走査距離が長いために、短いサンプリング間隔で長距離を連続的に高速走査することが容易である。これに対して、上記短走査方向の走査では、一回の走査距離が短いために、上述のような高速走査が困難である。
【００５４】
そこで、本実施の形態においては、上記長走査方向である上記第１走査方向の方が、サンプリング間隔を短くし易いために、上記第２走査方向(短走査方向)の第２サンプリング間隔の距離(スキャンピッチ)を必要最小限の分解能が得られる長さにし、上記第１走査方向(長走査方向)の第１サンプリング間隔の距離を上記第２サンプリング間隔の距離よりも短くすることによって、トータルとして高速且つ高精度な散乱光強度画像を得るためのサンプリングを可能にするのである。
【００５５】
但し、それだけでは上記第２走査方向(短走査方向)への微小粒子１７の見逃しを減少することができない。そこで、この問題に対しては、サンプル６の下面上を照射する半導体レーザー７からの励起光のスポットサイズを、上記第２走査方向への長さが上記第１走査方向への長さよりも長くなるように設定するようにしている。
【００５６】
上記半導体レーザー７からの励起光スポットの形状設定は、光源装置１におけるスポットサイズ調整レンズ９の後段であるアパーチャ１０によって行う。アパーチャ１０に設ける光透過孔の形状を、ガラスステージ５の短辺方向、つまりプリズム１１の長手方向を長軸方向とする楕円とするのである。図８に、図６と同じ走査軌跡上に記載された励起光のスポットを示す。尚、スポット２０aは、アパーチャ１０を用いた場合であり、上記第２走査方向への長さが上記第１走査方向への長さよりも長い楕円形となっている。スポット２０bは、アパーチャ１０を用いない場合であり、円形である。
【００５７】
このように、上記半導体レーザー７からの励起光のサンプル６上でのスポット形状を、上記第２走査方向(短走査方向)への長さが上記第１走査方向(長走査方向)への長さよりも長い楕円形とすることによって、直線の走査軌跡上から上記第２走査方向に中心位置が多少ずれた粒子があっても、当該粒子は上記励起光によって照射されるため、微小粒子１７からの散乱光の検出精度の低下を抑制することができる。したがって、上記第２走査方向(短走査方向)のサンプリング間隔を必要最小限の分解能が得られる長さにしたことによる上記第２走査方向への微小粒子１７の見逃しを、減少することができるのである。
【００５８】
すなわち、本実施の形態によれば、上記第１走査方向(長走査方向)には、上記サンプリング間隔を短くする一方、上記第２走査方向(短走査方向)には、上記励起光スポットのサイズを大きくすることによって、両方向への走査時における微小粒子１７からの散乱光の検出速度を高め、且つ検出精度を高めることができるのである。したがって、粒子の読み飛ばしがなく、正確な散乱光強度を高速に測定することができるのである。
【００５９】
因みに、上記第１走査方向(長走査方向)と上記第２走査方向(短走査方向)との両方に、上記励行のスポットのサイズを大きくした場合には、全体としてスポットサイズが大きくなり過ぎる。その結果、上記励起光の強度が薄まり、散乱蛍光強度が低下して粒子径の計測値が不正確になってしまうのである。
【００６０】
尚、上記第２走査方向(短走査方向)への走査時には、上記ガラスステージ５を相対的に第２走査方向にスキャンピッチだけ移動する毎に上記ＡＤ変換器によるサンプリングが行われ、移動中には行われない。したがって、上記第２走査方向(短走査方向)へのスキャンピッチを、同方向へのサンプリング間隔と言うことができる。
【００６１】
そこで、本実施の形態においては、上記第１走査方向(長走査方向)への第１サンプリング間隔(距離)に対する上記第２走査方向(短走査方向)への第２サンプリング間隔(距離)の比を２以上とし、且つ上記励起光のサンプル６上でのスポットにおける上記第１走査方向へのサイズに対する上記第２走査方向へのサイズの比を２以上とすることが、微小粒子１７からの散乱光の検出速度を高め、且つ検出精度を高めるという効果を、明確に得ることができるので望ましい。
【００６２】
また、検出対象物であるサンプル６は、上記光源である半導体レーザー７からの光照射によって蛍光を散乱する微小粒子１７が二次元的に拡散された懸濁液やゲル支持体や転写支持体であって、微小粒子１７のサイズが上記励起光のサンプル６上でのスポットの上記第１走査方向(長走査方向)へのサイズよりも小さいことが、微小粒子１７の上記第１走査方向(長走査方向)への見逃しを防止することができるので望ましい。
【００６３】
・第２実施の形態
上述したフローサイトメーターのごとく、上記微小粒子にレーザー光が当たった場合には散乱光が生ずる。そして、その散乱光のうち、レーザー光の進行方向に対して低角度に散乱する前方散乱光が、その強度が上記微小粒子の表面積に比例するために上記微小粒子の大きさを示すため、上記微小粒子の大きさの測定に上記前方散乱光が用いられている。
【００６４】
本実施の形態は、上記前方散乱光を用いて粒子径を計測するものである。
【００６５】
図９は、本実施の形態の光検出装置における光学モジュールの概略構成を示す。尚、図９に示す光学モジュール２１は、上記第１実施の形態において図２に示す光学モジュール４とほぼ同じ構成を有しており、図２に示す光学モジュール４と同じ部材には同じ番号を付して、詳細な説明は省略する。
【００６６】
図９において、サンプル６における光学モジュール２１側とは反対側に、サンプル６から距離をおいて対物レンズ２の光軸からやや離れた位置に、半導体レーザー７から出射されて対物レンズ２の凸レンズ部２aで収束された励起光(レーザー光)の進行方向に対して低角度で上記励起光の進行方向に散乱する前方散乱光を検出するための検出器２２が設置されている。以下、この検出器２２を第２検出器２２と称し、上記ＰＭＴを含む検出器１５は第１検出器１５と称する。尚、第２検出器２２は、フォトダイオードと低ノイズアンプとで構成されている。
【００６７】
本実施の形態のごとく、上記サンプル６における下面上の励起光が集光された部分から周囲に等方的に散乱した蛍光を、サンプル６における上記励起光の照射側とは反対側から検出することを、「前方散乱光検出」と称する。
【００６８】
上記構成において、半導体レーザー７から出射された励起光は、第１レンズ８,スポットサイズ調整レンズ９およびアパーチャ１０で収束され、次いでプリズム１１によって反射されて、対物レンズ２の凸レンズ部２aおよびガラスステージ５を通過して、サンプル６における下面上の一点に集光される。
【００６９】
そして、上記サンプル６下面上における上記励起光が照射された部分から周囲に等方的に出射された蛍光のうち、サンプル６内を透過して、対物レンズ２の光軸に対して上記低角度で出射された前方散乱光２３が、第２検出器２２によって検出される。そして、第２検出器２２で検出された信号はＡＤ変換されて、上記ＰＣ(あるいは第１検出器１５用の上記ＰＣとは異なるＰＣ)等へ送出される。
【００７０】
その際に、上記ガラスステージ５が二次元走査を行って、サンプル６上の各測定点での蛍光強度の分布が得られる。
【００７１】
尚、その場合において、上記第１実施の形態の場合と同様に、上記第２走査方向(短走査方向)の第２サンプリング間隔の距離を必要最小限の分解能が得られる長さに設定し、上記第１走査方向(長走査方向)の第１サンプリング間隔の距離を上記第２サンプリング間隔の距離よりも短く設定することによって、トータルとして高速且つ高精度な散乱光強度画像を得るためのサンプリングを可能にする。さらに、サンプル６の下面上を照射する半導体レーザー７からの励起光のスポットサイズを、光源装置１のアパーチャ１０で、上記第２走査方向への長さが上記第１走査方向への長さよりも長くなるように設定することによって、上記第２走査方向への微小粒子の見逃しを減少する。
【００７２】
こうして、両方向への走査時における微小粒子からの散乱光の検出速度を高め、且つ検出精度を高めるのである。
【００７３】
・第３実施の形態
上述したように、「前方散乱光検出」によって上記微小粒子の大きさを測定することができる。しかしながら、「前方散乱光検出」の場合には、上記サンプル６から出射された蛍光のうち、凸レンズ部２aと筒状体２bとを有する対物レンズ２によって通常の凸レンズでは集光できないような大きな放射角度の光をも集めることができる「後方散乱光検出」の場合に比して、第２検出器２２の感度の点で不利である。
【００７４】
そこで、本実施の形態においては、上記「前方散乱光検出」と「後方散乱光検出」とを併用し、検出器の感度の点で不利な前方散乱光を微粒子の種類および位置の検出に用い、検出器の感度の点で有利な後方散乱光を微粒子の大きさの検出に用いるのである。
【００７５】
図１０は、本実施の形態の光検出装置における光学モジュールの概略構成を示す。尚、図１０に示す光学モジュール２５は、上記第１実施の形態において図２に示す光学モジュール４および上記第２実施の形態において図９に示す光学モジュール２１とほぼ同じ構成を有しており、図２に示す光学モジュール４および図９に示す光学モジュール２１と同じ部材には同じ番号を付して、詳細な説明は省略する。
【００７６】
図１０において、光源装置１には、半導体レーザー(第１半導体レーザー)７に加えて、第１半導体レーザー７から出射されるレーザー光の第１波長とは異なる、第２波長のレーザー光を出射する第２半導体レーザー２６を配置している。さらに、第２半導体レーザー２６からのレーザー光を平行光化する第３レンズ２７を配置している。そして、第１半導体レーザー７の光軸と第２半導体レーザー２６の光軸との交差位置には、第１波長のレーザー光を透過する一方、第２波長のレーザー光を反射するダイクロイックミラー２８を配置している。
【００７７】
さらに、上記サンプル６として、少なくとも２種の微小粒子が混在するサンプルを、第１蛍光試薬と第２蛍光試薬とで標識したものを用いる。ここで、上記第１蛍光試薬は、例えば、何れか一方の種類の微小粒子とのみ結合すると共に、上記第１波長のレーザー光に励起される特定の蛍光試薬である。また、上記第２蛍光試薬は、他方の種類の微小粒子とのみ結合すると共に、上記第２波長のレーザー光に励起される上記第１蛍光試薬とは異なる特定の蛍光試薬である。
【００７８】
上記構成において、上記ガラスステージ５上に、上述のように２種の微小粒子が混在するサンプル６がセットされる。そして、先ず第１半導体レーザー７が駆動される。そうすると、上記第２実施の形態の場合と同様にして、第１半導体レーザー７から出射された第１波長の励起光は、プリズム１１で反射され、対物レンズ２の凸レンズ部２aで集光されて、サンプル６における下面上の一点に集光される。そして、上記サンプル６下面上における上記励起光が照射された部分において、第１蛍光試薬で標識された微粒子が励起されて等方的に出射された第１蛍光のうち、前方散乱光２３が第２検出器２２によって検出される。そして、第２検出器２２で検出された信号はＡＤ変換されて上記ＰＣ等へ送出される。こうして得られた蛍光画像に基づいて、サンプル６内の微粒子の上記一方の種類とその粒子の位置とが検出される。
【００７９】
これと同時に、上記第１実施の形態の場合と同様にして、上記サンプル６下面上における上記励起光が照射された部分において等方的に出射された上記第１蛍光のうち、対物レンズ２に入射した後方散乱光が、第１検出器１５で検出される。そして、第１検出器１５で検出された信号はＡＤ変換されて上記ＰＣ等へ送出される。こうして得られた蛍光画像に基づいて、サンプル６内の上記一方の種類の微粒子の粒子径が検出される。
【００８０】
次に、上記第２半導体レーザー２６が駆動される。そうすると、第２半導体レーザー２６から出射された第２波長の励起光は、ダイクロイックミラー２８で反射されてプリズム１１に至る、以下、上述のようにして、第２蛍光の前方散乱光によって、サンプル６内の微粒子の上記他方の種類とその粒子の位置とが検出される。さらに、第２蛍光の後方散乱光によって、サンプル６内の上記他方の種類の微粒子の粒子径が検出される。
【００８１】
その場合においても、上記第２走査方向(短走査方向)の第２サンプリング間隔の距離を必要最小限の分解能が得られる長さにし、上記第１走査方向(長走査方向)の第１サンプリング間隔の距離を上記第２サンプリング間隔の距離よりも短くしている。さらに、サンプル６の下面上を照射する上記励起光のスポットサイズを、上記第２走査方向への長さが上記第１走査方向への長さよりも長くなるように設定している。したがって、両方向への走査時における微小粒子からの散乱光の検出速度を高め、且つ検出精度を高めることができる。
【００８２】
すなわち、この実施の形態によれば、サンプル６内の微粒子の種類およびその位置と粒子径とを、同時に、迅速且つ高精度に取得することができるのである。
【００８３】
尚、本実施の形態においては、上記サンプル６の微小粒子を２種類の微小粒子に分類する場合を例示しているが、３種類の以上の微小粒子に分類する場合でも同様である。
【００８４】
・第４実施の形態
上記各実施の形態においては、矩形を成す上記ガラスステージ５を、上記第１走査方向(長走査方向)と上記第２走査方向(短走査方向)との二次元方向に走査するように構成している。
【００８５】
これに対して、本実施の形態は、広幅のドーナツ状あるいは広幅の円弧状のサンプルを用いる場合であって、ガラスステージを円形に成して回転するように構成すると共に、光学モジュールを上記回転方向と直交する方向に移動するように構成して、サンプルにおける一回の走査距離が長い円周方向を上記第１走査方向(長走査方向)とする一方、サンプルにおける一回の走査距離が短い半径方向を上記第２走査方向(短走査方向)とするものである。
【００８６】
図１１は、本実施の形態の光検出装置におけるガラスステージおよび光学モジュールの概略構成を示す。尚、図１１に示す光学モジュール３１は、上記第１実施の形態において図２に示す光学モジュール４と略同じ構成を有しており、図２に示す光学モジュール４と同じ部材には同じ番号を付して、詳細な説明は省略する。
【００８７】
図１１において、ガラスステージ３２は円形に構成されており、中心軸３３がスピンドルモータ３４で回転可能になっている。これに対し、光学モジュール３１は、ガラスステージ３２が成す円板の半径方向に、段階的に移動可能になっている。尚、光学モジュール３１の移動方法については特に限定するものではない。例えば、光学モジュール３１の枠体を、ステッピングモータ等で上記半径方向に往復動されるタイミングベルト等により、上記半径方向に配設されたガイドレールで案内されて、移行可能に構成する。
【００８８】
尚、本実施の形態においては、上記ガラスステージ３２を円形に構成しているが、必ずしも円形に限定されるものではない。支障なく回転可能な形状であれば差し支えない。
【００８９】
サンプル３５は、上述したように、円板状,ドーナツ状あるいは円弧状に形成されている。そして、円周方向を上記第１走査方向(長走査方向)とする一方、サンプルの半径方向を上記第２走査方向(短走査方向)とするのである。すなわち、ガラスステージ３２が一回転する毎に、光学モジュール３１は１ステップ移動するように設定するのである。但し、円板状あるいはドーナツ状のサンプル３５について、上述の動作を、ガラスステージ３２を連続回転させながら行うには、ガラスステージ３２に一定幅を有して半径方向に延在する帯状の非検出領域を設定し、対物レンズ２からの励起光のスポットが上記非検出領域を移動する間に光学モジュール３１を１ステップ移動させる必要がある。また、複数の円弧状のサンプル３５の場合には、対物レンズ２からの励起光のスポットがサンプルとサンプルとの間を移動する間に光学モジュール３１を１ステップ移動させればよい。
【００９０】
尚、得られた蛍光画像を解析する際に支障がなければ、ガラスステージ３２を連続回転させながら、光学モジュール３１を連続的に移動させて、螺旋状に走査するようにしても構わない。
【００９１】
ところで、本実施の形態の場合にも、上記第１実施の形態〜上記第３実施の形態の場合と同様に、上記第２走査方向(短走査方向→半径方向)の第２サンプリング間隔の距離を必要最小限の分解能が得られる長さに設定すると共に、上記第１走査方向(長走査方向→円周方向)の第１サンプリング間隔の距離を上記第２サンプリング間隔の距離よりも短く設定している。さらに、サンプル３５の下面上を照射する上記励起光のスポットサイズを、上記第２走査方向へ、つまり半径方向への長さが、上記第１走査方向へ、つまり円周方向への長さよりも長くなるように設定している。したがって、両方向への走査時における微小粒子からの散乱光の検出速度を高め、且つ検出精度を高めることができるのである。
【００９２】
このように、本実施の形態においては、平面の透明ステージを二次元走査する場合における一方の方向への走査を回転動作によって行うようにすると共に、二つの走査駆動をガラスステージ３２と光学モジュール３１とに分担して行うようにしている。したがって、ガラスステージ３２あるいは光学モジュール３１のみに対して二つの走査駆動を行う場合に比して、ＣＤ(コンパクトディスク)プレーヤーのディスクとピックアップとの駆動機構をアレンジすればよく、簡素化を図ることができる。
【００９３】
尚、本実施の形態においても、上記第３実施の形態の場合と同様に、上記前方散乱光を検出するための検出器を備えて、上記前方散乱光に基づいて、サンプル３５内の微粒子の位置マップを検出可能に構成することが可能である。さらに加えて、複数の波長の光源と上記ダイクロイックミラーとを備えて、サンプル３５内の微粒子の種類を検出可能に構成することも可能である。
【００９４】
また、上記各実施の形態においては、光源として半導体レーザーを用いているが、小型で安価なＬＥＤ(発光ダイオード)を用いてもよい。その場合には、光検出装置を安価に構成することが可能になる。
【００９５】
また、上記第３実施の形態および上記第４実施の形態において、上記前方散乱光および上記後方散乱光を用いてサンプル内の微粒子の種類およびその位置と粒子径とを検出する場合に、単一の半導体レーザー７から出射された励起光がサンプル６,３５における下面上の集光された部分から周囲に等方的に散乱した蛍光のうち、上記前方散乱光と後方散乱光とを分離して検出するようにしている。
【００９６】
しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、サンプル６,３５における光学モジュール４,３１側とは反対側に、微粒子の種類およびその位置を検出するための第２の光源を、微粒子の粒径を検出するための第１の光源(半導体レーザー７)とは独立して設けても差し支えない。その場合に、上記種類およびその位置を検出するための検出器が受光する光は、上記第２の光源からの上記前方散乱光に限らず、正反射光や拡散反射光であってもよく、上記微粒子の種類およびその位置を精度良く検出可能な光であれば差し支えない。
【００９７】
また、上記第２の光源として、ＬＥＤを用いても良い。
【００９８】
以上のごとく、この発明の光検出装置は、
検出対象物６,３５が載置されると共に、光透過性を有する透明ステージ５,３２と、
光源７,２６から出射された励起光を上記検出対象物６,３５に照射する励起光学系と、
上記励起光の照射によって上記透明ステージ５,３２に載置された上記検出対象物６,３５の検出面から発せられた光を検出する検出光学系と、
上記検出光学系に含まれる共に、上記検出された光の強度を予め定められた設定間隔でサンプリングするデータサンプリング部と、
上記光源７,２６と上記励起光学系と上記検出光学系とを含むと共に、上記データサンプリング部による第１サンプリング方向とこの第１サンプリング方向に交差する第２サンプリング方向とに、上記透明ステージ５,３２を相対的に二次元走査を行う光学モジュール４,２１,２５,３１と
を備え、
上記光学モジュール４,２１,２５,３１における上記第１サンプリング方向への走査長は、上記第２サンプリング方向への走査長よりも長くなっており、
上記データサンプリング部は、上記光学モジュール４,２１,２５,３１が上記第１サンプリング方向に走査を行っている場合には、第１サンプリング間隔で上記サンプリングを行う一方、上記第２サンプリング方向に走査を行っている場合には、上記第１サンプリング間隔とは異なる第２サンプリング間隔で上記サンプリングを行うようになっており、
上記励起光学系は、上記検出対象物６,３５を照射する上記励起光のスポット形状を設定するアパーチャ１０を含んでおり、
上記第１サンプリング間隔の距離は、上記第２サンプリング間隔の距離よりも小さく設定されており、
上記アパーチャ１０で設定される上記励起光のスポット２０aの形状は、上記第１サンプリング方向のスポットサイズが、上記第２サンプリング方向のスポットサイズよりも小さく設定されている
ことを特徴としている。
【００９９】
平面である上記透明ステージ５,３２を二次元走査する場合、短走査方向と長走査方向とに分かれる。そのうちの上記長走査方向は、一回の走査距離が長いために短いサンプリング間隔で長距離を連続的に高速走査することが容易である。これに対し、上記短走査方向は、一回の走査距離が短いため、上述のような高速走査は困難である。
【０１００】
上記構成によれば、上記第１サンプリング方向を上記長走査方向とする一方、上記第２サンプリング方向を上記短走査方向とする。そして、上記長走査方向であるので短くできる上記第１サンプリング方向での上記第１サンプリング間隔の距離を、上記短走査方向であるので短くできない上記第２サンプリング方向での上記第２サンプリング間隔の距離よりも小さく設定している。こうして、トータルとして高速に且つ高精度に、検出光強度を得るためのサンプリングを可能にすることができる。
【０１０１】
さらに、上記光源７,２６からの励起光の上記検出対象物６,３５上におけるスポット２０aの形状を、上記第１サンプリング方向のスポットサイズが、上記第２サンプリング方向のスポットサイズよりも小さく設定している。つまり、サンプリング間隔が狭い方向にはサイズが小さく、サンプリング間隔が広い方向にはサイズが大きく設定されている。したがって、短走査方向である上記第２サンプリング方向において、上記第２サンプリング間隔の距離を短くできないことによる上記検出対象物６,３５の検出面から発せられる微小粒子等からの光の見落としの増加を低減し、さらなる高検出精度を図ることができる。
【０１０２】
すなわち、この発明によれば、両方向への走査時における上記検出対象物６,３５の検出面から発せられた光の検出速度を高め、且つ検出精度を高めることが可能になるのである。
【０１０３】
また、一実施の形態の光検出装置では、
上記第１サンプリング間隔の距離に対する上記第２サンプリング間隔の距離の比の値は２以上であり、
上記励起光のスポット２０aにおける上記第１サンプリング方向へのスポットサイズに対する上記第２サンプリング方向へのスポットサイズの比の値は２以上である。
【０１０４】
この実施の形態によれば、上記第１サンプリング間隔の距離に対する上記第２サンプリング間隔の距離の比の値を２以上とし、上記励起光のスポット２０aにおける上記第１サンプリング方向へのサイズに対する上記第２サンプリング方向へのサイズの比の値を２以上としている。こうして、上記検出対象物６,３５の検出面から発せられた光を検出する際に、検出速度を高め、且つ検出精度を高めるという効果を、明確に得ることができる。
【０１０５】
また、一実施の形態の光検出装置では、
上記検出対象物６,３５には、上記励起光の照射によって光を発する微小粒子１７が二次元的に拡散されており、
上記微小粒子１７のサイズは、上記検出対象物６,３５上に形成される上記励起光のスポット２０aにおける上記第１サンプリング方向へのスポットサイズよりも小さく、
上記検出光学系は、上記検出対象物６,３５に拡散されている上記微小粒子１７から発せられた光を検出することによって、上記微小粒子１７を検出するようになっている。
【０１０６】
この実施の形態によれば、上記検出対象物６,３５に拡散されている上記微小粒子１７を検出する場合において、上記微小粒子１７のサイズが上記励起光のスポット２０aにおける上記第１サンプリング方向へのサイズよりも小さいので、上記第１サンプリング方向への走査時における上記微小粒子１７の見逃しを防止して高い検出精度を呈することができる。
【０１０７】
また、一実施の形態の光検出装置では、
上記光学モジュール４,２１,２５を、上記透明ステージ５に対して、上記第１サンプリング方向に相対的に往復動作をさせる第１動作部と、
上記光学モジュール４,２１,２５を、上記透明ステージ５に対して、上記第１サンプリング方向に略直交する上記第２サンプリング方向に相対的に往復動作をさせる第２動作部と、
を備えている。
【０１０８】
この実施の形態によれば、上記光学モジュール４,２１,２５あるいは上記透明ステージ５を、略直交する二つのサンプリング方向に、互いに相対的に走査する光検出装置において、上記両サンプリング方向への走査時における上記検出対象物６の検出面から発せられた光の検出速度を高め、且つ検出精度を高めることを可能にする。
【０１０９】
また、一実施の形態の光検出装置では、
上記第１サンプリング方向は円周方向である一方、上記第２サンプリング方向は上記円周の半径方向であり、
上記透明ステージ３２を、上記円周の中心を中心として、上記光学モジュール３１に対して相対的に回転動作をさせる第１動作部と、
上記光学モジュール３１を、上記透明ステージ３２に対して、上記第２サンプリング方向に相対的に往復動作をさせる第２動作部と、
を備えている。
【０１１０】
この実施の形態によれば、平面の透明ステージ３２を二次元走査する場合における一方の方向への走査を回転動作によって行うようにすると共に、上記一方と他方との両方向への二つの走査駆動を透明ステージ３２と光学モジュール３１とで分担して行うようにしている。したがって、透明ステージ３２あるいは光学モジュール３１のみに対して二つの走査駆動を行う場合に比較して、走査駆動の動作部における構造の簡素化を図ることができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１…光源装置、
２…対物レンズ、
３…検出装置、
４,２１,２５,３１…光学モジュール、
５,３２…ガラスステージ、
６,３５…サンプル、
７…半導体レーザー(第１半導体レーザー)、
８…第１レンズ、
９…スポットサイズ調整レンズ、
１０…アパーチャ、
１１…プリズム、
１２…ＮＤフィルタ、
１３…第２レンズ、
１４…ピンホール、
１５…検出器(第１検出器)、
１６…回転フォルダ、
１７…微小粒子、
１９…アナログデータを示す曲線、
２０a…アパーチャを用いた励起光のスポット、
２０b…アパーチャを用いない励起光のスポット、
２２…第２検出器、
２３…前方散乱光、
２６…第２半導体レーザー、
２７…第３レンズ、
２８…ダイクロイックミラー、
３３…ガラスステージの中心軸、
３４…スピンドルモータ。
【図１】
2015040845.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015040845.tif 000005
【図４】
2015040845.tif 000006
【図５】
2015040845.tif 000007
【図６】
2015040845.tif 000008
【図７】
2015040845.tif 000009
【図８】
2015040845.tif 000010
【図９】
2015040845.tif 000011
【図１０】
2015040845.tif 000012
【図１１】
2015040845.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月9日(2014.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象物が載置されると共に、光透過性を有する透明ステージと、
光源から出射された励起光を、上記透明ステージに対して垂直に照射して上記検出対象物に照射する励起光学系と、
上記励起光の照射によって上記透明ステージに載置された上記検出対象物の検出面から発せられた光を検出する検出光学系と、
上記検出光学系に含まれると共に、上記検出された光の強度を予め定められた設定間隔でサンプリングするデータサンプリング部と、
上記光源と上記励起光学系と上記検出光学系とを含むと共に、上記データサンプリング部による第１サンプリング方向とこの第１サンプリング方向に交差する第２サンプリング方向とに、上記透明ステージを相対的に二次元走査を行う光学モジュールと
を備え、
上記光学モジュールにおける上記第１サンプリング方向への一回の走査距離は、上記第２サンプリング方向への一回の走査距離よりも長くなっており、
上記データサンプリング部は、上記光学モジュールが上記第１サンプリング方向に走査を行っている場合には、第１サンプリング間隔で上記サンプリングを行う一方、上記第２サンプリング方向に走査を行っている場合には、上記第１サンプリング間隔とは異なる第２サンプリング間隔で上記サンプリングを行うようになっており、
上記励起光学系は、上記検出対象物を照射する上記励起光のスポット形状を設定するアパーチャを含んでおり、
上記第１サンプリング間隔の距離は、上記第２サンプリング間隔の距離よりも小さく設定されており、
上記アパーチャで設定される上記励起光のスポットの形状は、上記第１サンプリング方向のスポットサイズが、上記第２サンプリング方向のスポットサイズよりも小さく設定されている
ことを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光検出装置において、
上記光学モジュールによる上記二次元走査は、上記第１サンプリング方向への１回の連続走査と、上記第１サンプリング方向に交差する上記第２サンプリング方向への１回の連続走査とを、交互に複数回繰り返すことによって行われる
ことを特徴とする光検出装置。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２に記載の光検出装置において、
上記第１サンプリング間隔の距離に対する上記第２サンプリング間隔の距離の比の値は２以上であり、
上記励起光のスポットにおける上記第１サンプリング方向へのスポットサイズに対する上記第２サンプリング方向へのスポットサイズの比の値は２以上である
ことを特徴とする光検出装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一つに記載の光検出装置において、
上記検出対象物には、上記励起光の照射によって光を発する微小粒子が二次元的に拡散されており、
上記微小粒子のサイズは、上記検出対象物上に形成される上記励起光のスポットにおける上記第１サンプリング方向へのスポットサイズよりも小さく、
上記検出光学系は、上記検出対象物に拡散されている上記微小粒子から発せられた光を検出することによって、上記微小粒子を検出するようになっている
ことを特徴とする光検出装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一つに記載の光検出装置において、
上記光学モジュールを、上記透明ステージに対して、上記第１サンプリング方向に相対的に往復動作をさせる第１動作部と、
上記光学モジュールを、上記透明ステージに対して、上記第１サンプリング方向に略直交する上記第２サンプリング方向に相対的に往復動作をさせる第２動作部と、
を備えたことを特徴とする光検出装置。
【請求項６】
請求項１から請求項４の何れか一つに記載の光検出装置において、
上記第１サンプリング方向は円周方向である一方、上記第２サンプリング方向は上記円周の半径方向であり、
上記透明ステージを、上記円周の中心を中心として、上記光学モジュールに対して相対的に回転動作をさせる第１動作部と、
上記光学モジュールを、上記透明ステージに対して、上記第２サンプリング方向に相対的に往復動作をさせる第２動作部と、
を備えたことを特徴とする光検出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
上記課題を解決するため、この発明の光検出装置は、
検出対象物が載置されると共に、光透過性を有する透明ステージと、
光源から出射された励起光を、上記透明ステージに対して垂直に照射して上記検出対象物に照射する励起光学系と、
上記励起光の照射によって上記透明ステージに載置された上記検出対象物の検出面から発せられた光を検出する検出光学系と、
上記検出光学系に含まれると共に、上記検出された光の強度を予め定められた設定間隔でサンプリングするデータサンプリング部と、
上記光源と上記励起光学系と上記検出光学系とを含むと共に、上記データサンプリング部による第１サンプリング方向とこの第１サンプリング方向に交差する第２サンプリング方向とに、上記透明ステージを相対的に二次元走査を行う光学モジュールと
を備え、
上記光学モジュールにおける上記第１サンプリング方向への一回の走査距離は、上記第２サンプリング方向への一回の走査距離よりも長くなっており、
上記データサンプリング部は、上記光学モジュールが上記第１サンプリング方向に走査を行っている場合には、第１サンプリング間隔で上記サンプリングを行う一方、上記第２サンプリング方向に走査を行っている場合には、上記第１サンプリング間隔とは異なる第２サンプリング間隔で上記サンプリングを行うようになっており、
上記励起光学系は、上記検出対象物を照射する上記励起光のスポット形状を設定するアパーチャを含んでおり、
上記第１サンプリング間隔の距離は、上記第２サンプリング間隔の距離よりも小さく設定されており、
上記アパーチャで設定される上記励起光のスポットの形状は、上記第１サンプリング方向のスポットサイズが、上記第２サンプリング方向のスポットサイズよりも小さく設定されている
ことを特徴としている。
また、一実施の形態の光検出装置では、
上記光学モジュールによる上記二次元走査は、上記第１サンプリング方向への１回の連続走査と、上記第１サンプリング方向に交差する上記第２サンプリング方向への１回の連続走査とを、交互に複数回繰り返すことによって行われる。