(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子含有液を吐出するノズルと、粒子含有液をノズルの先端方向から撮像する撮像部と、粒子検出部とを備え、粒子検出部は、粒子含有液を照明する限外照明光源と、照明された粒子の散乱光を受光する受光素子からなり、ノズルが透明部材からなり、限外照明光源はノズルを介して粒子含有液を照明する粒子撮像装置。
【請求項２】
粒子検出部は、撮像部の撮像領域より上流で対象粒子を光学的に検出する請求項１記載の粒子撮像装置。
【請求項３】
撮像制御部をさらに備え、撮像制御部は、粒子検出部によって検出された粒子が撮像されるように撮像部を制御する請求項２記載の粒子撮像装置。
【請求項４】
壁面に透明部分を有するセルをさらに備え、ノズルはその先端が透明部分に対向するようにセルに挿入され、撮像部はセルの外から透明部分を介して撮像を行う請求項１記載の粒子撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は粒子撮像装置に関し、とくに、液中の粒子を撮像し、粒子像を画像解析することによって粒子の大きさや形状に関する情報を求める装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような従来の装置としては、シースフローセルに粒子含有液（試料）をシース液で包んで流し、偏平な流れ（例えば、厚さ５μｍ幅数百μｍの流れ）に変換し、その流れの偏平な面に直交する方向から粒子を撮像するようにしたものが知られている（例えば、特開平８−１３６４３９号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多量の平均サイズの粒子に含まれる少数の異常サイズの粒子を撮像対象とするような場合には、従来の装置では、撮像に供する試料の単位時間当たりの流量が小さいため、能率よく撮像することができないという問題点があった。
【０００４】
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、ノズルから多量の粒子含有液を吐出させ、その吐出方向に向かって粒子含有液を撮像することにより、対象粒子を能率よく撮像することが可能な粒子撮像装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は粒子含有液を吐出するノズルと、粒子含有液をノズルの先端方向から撮像する撮像部とを備える粒子撮像装置を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明の装置の撮像対象粒子は、ファインセラミックス，顔料，化粧品用パウダー，トナー，研磨用パウダーのような無機物の粉体，および食品添加物のような有機物の粉体を含む。
【０００７】
この発明のノズルは、用途に応じて透明又は不透明材料で形成されるが、透明材料としては、例えば、ガラスやアクリル樹脂などが用いられ、不透明材料としては、セラミックスや金属などが用いられる。
【０００８】
また、ノズルの吐出部の断面の形状サイズは、撮像部の撮像可能範囲（例えば２００μｍ×２００μｍ）に対応させることが好ましい。
なお、ノズルの孔の断面形状は、円形又は多角形のいずれであってもよい。
【０００９】
撮像部は落射照明によって粒子含有液を照明し撮像してもよい。
撮像部は、粒子含有液を照明するパルス発光光源と、照明された粒子を撮像する撮像素子から構成できる。
粒子検出部をさらに備え、粒子検出部は、撮像部の撮像領域より上流の粒子含有液に含まれる対象粒子を光学的に検出してもよい。
粒子検出部は、粒子含有液を照明する連続発光光源と、照明された粒子の散乱光を受光する受光素子からなってもよい。
【００１０】
撮像制御部をさらに備え、撮像制御部は、粒子検出部によって検出された粒子が撮像されるように撮像部を制御してもよい。
透明板をさらに備え、透明板はノズルと撮像部との間に設置されてもよい。
壁面に透明部分を有するセルをさらに備え、ノズルはその先端が透明部分に対向するようにセルに挿入され、撮像部はセルの外から透明部分を介して撮像を行ってもよい。
光源が限外照明光源からなってもよい。
ノズルが透明部材からなり、限外照明光源はノズルを介して粒子含有液を照明してもよい。
【００１１】
撮像制御部は、受光素子で受光される散乱光の強度が所定値より大きいときその散乱光を発する粒子を撮像部に撮像させることができる。
ノズルへ粒子含有液を供給する試料チャンバーと、ノズルから吐出された粒子含有液を収容する排液チャンバーとをさらに備えてもよい。
ノズルは吐出孔が方形で、撮像部は方形の撮像面を有するＣＣＤを備えてもよい。
撮像部と粒子検出部はそれぞれ粒子含有液を異なる波長で照明する光源を備えてもよい。
【００１２】
実施例
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。
図１はこの発明の実施例の構成を示す構成説明図である。
【００１３】
同図において、ノズル１の後端が試料チャンバー２に接続され、試料チャンバー２に収容されている粒子含有液が試料チャンバー２に印加される陽圧により、ノズル１へ供給される。ノズル１はその先端がセル３に挿入され、ノズル１の先端から吐出した粒子含有液はセル３に収容される。
【００１４】
セル３内の粒子含有液は、ノズル１の先端を十分に浸してさらに所定液位を越えると、排液チャンバー４へ排出されるようになっている。撮像部５は、ノズル１の先端から吐出される粒子含有液をその吐出方向からセル１の壁面を介して撮像する。撮像制御部６は、撮像部５の撮像タイミングを制御すると共に、撮像された画像を分析し、分析結果を出力部７に出力させる。撮像制御部６はパーソナルコンピュータで構成される。
【００１５】
図２はノズル１およびセル３の詳細断面図であり、セル３は中空で上面が開放された立方体の箱状の形態を有する。ノズル１は、その先端がセル３の側壁３ａを貫通してセル３内に挿入され、ノズル１の本体がシール部材３ｂによって壁面３ａに液密状態で固定されている。側壁３ａの対向側壁３Ｃには、ノズル１の先端に対向する部分に窓３ｄが設けられ、窓３ｄは外側から側壁３ｃに接着された透明ガラス板３ｅによって液密状態で閉じられている。
【００１６】
ノズル１の後端には試料チャンバー２（図１）に接続されるチューブ１ａが接続され、セル３の底面にはニップル３ｆが設けられ、ニップル３ｆには排液チャンバー４（図１）に接続されるチューブ３ｇが接続されている。この実施例では、ノズル１は石英ガラス製で、その孔は２００μｍ×２００μｍの正方形の断面を有する。
【００１７】
セル３を満たす粒子含有液中にノズル１の先端から粒子含有液が吐出されると、撮像部５は、吐出される粒子含有液を透明ガラス板３ｅを介して撮像するようになっている。ノズル１の粒子含有液は、その流れが層流になるようにノズル１のサイズや内壁の形態に合わせてその流速が決定される。
なお、セル３は、例えばアクリル樹脂製の板を接着して作製する。
【００１８】
図３は撮像部５の構成を示す構成説明図である。
同図において、マルチ光源ユニット８９は、波長６６０ｎｍの連続光を出射するレーザダイオードと、波長８７０ｎｍのパルス光（発光時間１００ｎｓｅｃ）を出射するパルスレーザダイオードとを備える。
【００１９】
マルチ光源ユニット８９から波長６６０ｎｍの連続レーザ光Ｌ１が出射されると、そのレーザ光Ｌ１はダイクロイックミラー９４を透過し、ミラー９６に反射されて、円錐状外面反射ミラー９８と円錐状内面反射ミラー９９により輪帯光に変換される。この輪帯光はリング状ミラー４３により円錐状内面反射ミラー３１に導かれセル３のノズル１の先端に収斂され、限外照明を行う。
【００２０】
限外照明された粒子からの散乱光（波長６６０ｎｍ）は、対物レンズ３２を介してダイクロイックミラー４５により反射され、ミラー１１５、ピンホールプレート１１８、コリメートレンズ１１９およびバンドパスフィルタ１２０を介して光検出素子（フォトマルチプライアチューブ）１１２へ入射する。これによって光検出素子１１２は粒子の散乱光の強度を測定する。
【００２１】
また、マルチ光源ユニット８９から波長８７０ｎｍのパルスレーザ光Ｌ２が出射されると、そのレーザ光Ｌ２は、ダイクロイックミラー９４により反射され、ビームエキスパンダ５６によりビーム径が拡大され、半分の光量がハーフミラー５１を透過し、残り半分の光量がハーフミラー５１により反射される。ハーフミラー５１により反射されたレーザ光Ｌ２はダイクロイックミラー４５を透過し、レンズ３２によりセル３のノズル１の先端に収斂される。つまり、粒子含有液に対する落射照明が行われる。
【００２２】
照明された粒子含有液からの画像光は、対物レンズ３２、ダイクロイックミラー４５、ハーフミラー５１、結像レンズ６０を経てＣＣＤボードカメラ６３に入射する。
これにより、ＣＣＤボードカメラ６３は波長８７０ｎｍのパルスレーザ光の落射照明による粒子含有液の画像を撮像することができる。
【００２３】
なお、ハーフミラー５１を透過したレーザ光はレンズ５２を介してＣＣＤボードカメラ５３によって撮像される。これによってＣＣＤボードカメラ５３はマルチ光源ユニット８９から出射された８７０ｎｍの波長を有するパルスレーザ光の強度を検出し、ＣＣＤボードカメラ６３により得られた画像の照明ムラを補正する。
【００２４】
ダイクロイックミラー４５には波長６６０ｎｍの光を反射し、波長８７０ｎｍの光を透過させるものを用い、ダイクロイックミラー９４には波長８７０ｎｍの光を反射し、波長６６０ｎｍの光を透過されるものを用いている。
また、ＣＣＤボードカメラ５３には４分の１インチサイズのものを、ＣＣＤボードカメラ６３には２分の１インチサイズのものを用いている。
【００２５】
図４は図２の要部拡大図であり、ノズル１の先端から粒子含有液が透明ガラス板３ｅに向かって吐出される状態を示している。ノズル１の先端において、吐出する粒子含有液の層流の中に、レーザ光Ｌ１による限外照明領域Ｒ１が形成される。この場合、レーザ光Ｌ１の光束の強度分布を均一にすることにより、領域Ｒ１では流れに直交する方向の距離に対して図６に示すように均一な照明光強度が得られるので、流れに直交する方向の粒子通過位置による検出散乱光強度のバラツキはなくなる。また、領域Ｒ１の下流にＣＣＤボードカメラ６３の撮像領域Ｒ２が設定される。領域Ｒ２は、この実施例では、ノズル１の孔の寸法に対応するカメラ６３の２００μｍ×２００μｍの撮像可能面積とカメラ６３の焦点深度４μｍとによって区画される領域であり、領域Ｒ１に対して所定距離だけ下流に設定される。
【００２６】
そこで、ノズル１を流れる粒子から領域Ｒ１における散乱光が光検出素子１１２によって検出されると、撮像制御部６（図１）はその散乱光強度が所定値より大きい場合には、撮像対象粒子と判定する。その対象粒子が領域Ｒ２に到達するタイミングでマルチ光源ユニット８９にパルスレーザ光Ｌ２を発光させ、その粒子画像をＣＣＤボードカメラ６３に撮像させる。このようにして、ノズル１から吐出される液体に含まれる対象粒子を的確に撮像することができる。
【００２７】
図５はこの実施例の変形例を示す図４対応図である。ノズル１は透明材料（石英ガラス）で形成されているので、レーザ光Ｌ１は図５に示すようにノズル１の側面から入射してノズル１の孔の内部に限外照明領域Ｒ１を形成することができる。この場合、撮像領域Ｒ２もそれに対応してノズル１の孔の内部に形成される。
この変形例においても、図４に示す実施例と同様に領域Ｒ１で検出した対象粒子を、カメラ６３で領域Ｒ２において的確に撮像することができる。
【００２８】
【発明の効果】
この発明によれば、多量の粒子の中に少量含まれる異常粒子を能率よく撮像することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の構成を示す構成説明図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図１の要部詳細図である。
【図４】図２の要部拡大説明図である。
【図５】この発明の変形例を示す図４対応図である。
【図６】図４に示す限外照明領域の照明光強度分布図である。
【符号の説明】
１    ノズル
１ａ  チューブ
２    試料チャンバー
３    セル
３ａ  側壁
３ｂ  シール部材
３ｃ  側壁
３ｄ  窓
３ｅ  透明ガラス板
３ｆ  ニップル
３ｇ  チューブ
４    排液チャンバー
５    撮像部
６    撮像制御部
７    出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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