(57)【要約】  撮像対象を流すフローセルと、レーザ光を照射するレーザ光照射器と、Ｎ×Ｍ画素のイメージセンサを内蔵するカメラと、レーザ光照射器からのレーザ光をフローセルにおける撮像範囲に導くと共にフローセルにおける撮像範囲からの透過光，反射光，散乱光などの信号光をカメラに導く光学系と、を備えるフローサイトメーターにおいて、光学系は、結像光学系のフーリエ面に配置され、信号光を鏡面反射する少なくとも１つのミラーを有し、少なくとも所定タイミングから所定時間に亘って信号光による像の各部がイメージセンサの同一画素に導かれるようにフローセルにおける流れに連動して回転駆動するミラーデバイスを備える。
2018047815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像対象を流すフローセルと、
レーザ光を照射するレーザ光照射器と、
Ｎ×Ｍ画素のイメージセンサを内蔵するカメラと、
前記レーザ光照射器からのレーザ光を前記フローセルにおける撮像範囲に導くと共に前記フローセルにおける前記撮像範囲からの透過光，反射光，散乱光などの信号光を前記カメラに導く光学系と、
を備えるフローサイトメーターであって、
前記光学系は、結像光学系のフーリエ面に配置され、前記信号光を鏡面反射する少なくとも１つのミラーを有し、少なくとも所定タイミングから所定時間に亘って前記信号光による像の各部が前記イメージセンサの同一画素に導かれるように前記フローセルにおける流れに連動して回転駆動するミラーデバイスを備える、
ことを特徴とするフローサイトメーター。
【請求項２】
請求項１記載のフローサイトメーターであって、
前記所定タイミングを設定する所定タイミング設定装置と、
前記所定タイミング設定装置によって設定された前記所定タイミングに伴って前記所定時間以上の時間に亘ってシャッターを開くと共にその後に前記イメージセンサのデータを記憶装置に転送するように前記カメラを制御するカメラ制御装置と、
前記所定タイミング設定装置によって設定された前記所定タイミングに伴って前記所定時間だけレーザ光を照射するように前記レーザ光照射器を制御するレーザ光照射制御装置と、
を備えるフローサイトメーター。
【請求項３】
請求項２記載のフローサイトメーターであって、
前記所定タイミング設定装置は、前記ミラーデバイスのミラーの回転位置に基づいて前記所定タイミングを設定する第１設定手法、前記カメラの作動状態に基づいて前記所定タイミングを設定する第２設定手法、所定の周期に基づいて前記所定タイミングを設定する第３設定手法のうちのいずれかの設定手法により前記所定タイミングを設定する、
フローサイトメーター。
【請求項４】
請求項２または３記載のフローサイトメーターであって、
前記カメラはローリングシャッターモードにより作動し、
前記レーザ光照射器は、前記カメラの露光状態になるタイミングの早いラインが像を取得するフローセル上の位置から、露光状態になるタイミングの遅いラインが像を取得するフローセル上の位置に向かって、１本ないし２本のレーザ光を走査するように照射するレーザ光調整器を有する、
フローサイトメーター。
【請求項５】
請求項２または３記載のフローサイトメーターであって、
前記カメラはローリングシャッターモードにより作動し、
前記記憶装置に記憶した前記カメラの連続するフレームのデータと前記レーザ光照射器からのレーザ光の照射タイミングとに基づいて画像処理により前記撮像対象のイメージを形成する画像処理装置、
を備えるフローサイトメーター。
【請求項６】
請求項１ないし５のうちのいずれか１つの請求項に記載のフローサイトメーターであって、
前記ミラーデバイスは、正多角形柱の各側面にミラーが形成されており、正多角形柱の中心軸を回転軸として回転する、
フローサイトメーター。
【請求項７】
請求項６記載のフローサイトメーターであって、
前記ミラーデバイスは、側面の角度が所定角度のときから回転によって次の側面の角度が前記所定角度となるまでに要する時間が前記フローセルの流れにより前記撮像対象が前記撮像範囲の分だけ流れるのに要する時間以下となるように前記フローセルの流速に対して正多角形柱における角数が調整されている、
フローサイトメーター。
【請求項８】
請求項１記載のフローサイトメーターであって、
前記ミラーデバイスは、回転方向に所定周期で振動する共鳴ガルバノスキャナであり、
前記ミラーデバイスの振動の周期に基づく周期的なタイミングに基づいて前記所定時間以上の時間に亘ってシャッターを開くと共にその後に前記イメージセンサのデータを記憶装置に転送するように前記カメラを制御するカメラ制御装置と、
前記周期的なタイミングに基づいて前記所定時間だけレーザ光を照射するように前記レーザ光照射器を制御するレーザ光照射制御装置と、
を備えるフローサイトメーター。
【請求項９】
請求項１記載のフローサイトメーターであって、
前記フローセルの前記撮像範囲より上流側に配置され、前記フローセルに流れる撮像対象の流速を計測すると共に前記流速を計測した撮像対象の中心が前記撮像範囲の中心に至るまでの到達タイミングを計測する速度タイミング計測装置と、
前記到達タイミングのときに前記撮像範囲の中心の像が前記イメージセンサの中心画素に入力されると共に前記撮像対象の流速に基づく回転速度で前記ミラーデバイスを回転駆動するミラーデバイス制御装置と、
前記到達タイミングより前記所定時間の半分より長い時間だけ前のタイミングから前記到達タイミングより前記所定時間の半分より長い時間だけ後のタイミングまでシャッターを開くと共にその後に前記イメージセンサのデータを記憶装置に転送するように前記カメラを制御するカメラ制御装置と、
前記到達タイミングがレーザ光の照射時間の中央となるように前記所定時間に亘ってレーザ光を照射するように前記レーザ光照射器を制御するレーザ光照射制御装置と、
を備えるフローサイトメーター。
【請求項１０】
請求項１記載のフローサイトメーターであって、
前記フローセルの前記撮像範囲より上流側に配置され、前記フローセルに流れる撮像対象を検知する撮像対象検知器を備え、
前記レーザ光照射器は、前記検知された撮像対象にのみレーザ光を照射する調整器を有する、
フローサイトメーター。
【請求項１１】
請求項１記載のフローサイトメーターであって、
前記レーザ光照射器は、前記レーザ光を集光してなる集光レーザ光により前記撮像範囲を走査するように構成されており、
更に、
前記所定タイミングを設定する所定タイミング設定装置と、
前記所定タイミング設定装置によって設定された前記所定タイミングに伴って前記所定時間以上の時間に亘ってシャッターを開くと共にその後に前記イメージセンサのデータを記憶装置に転送するように前記カメラを制御するカメラ制御装置と、
前記カメラがシャッターを開いている最中に前記集光レーザ光により前記撮像範囲が走査されるように前記レーザ光照射器を制御するレーザ光照射制御装置と、
を備えるフローサイトメーター。
【請求項１２】
請求項１１記載のフローサイトメーターであって、
前記レーザ光照射制御装置は、前記集光レーザ光が前記フローセルの流れに対して逆方向に走査するよう前記レーザ光照射器を制御する、
フローサイトメーター。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のうちのいずれか１つの請求項に記載のフローサイトメーターであって、
前記光学系は、１枚のミラーと該ミラーと角度の異なる少なくとも１枚のダイクロイックミラーとを有するか、あるいは、角度の異なる少なくとも２枚のダイクロイックミラーを有し、前記ミラーデバイスからの信号光を反射して前記カメラに導く多色ミラーデバイスを備える、
フローサイトメーター。
【請求項１４】
請求項１３記載のフローサイトメーターであって、
前記多色ミラーデバイスは、前記ダイクロイックミラーによって反射されて前記イメージセンサに露光される像が前記ミラーまたは他の前記ダイクロイックミラーにより反射されて前記イメージセンサに露光される像の流れ方向側または流れ方向の垂直方向側の異なる位置に露光されるように角度が調整されている、
フローサイトメーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フローサイトメーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、撮像対象とカメラとの間にミラー本体の角度を逐次変更することによりカメラの視線方向を変更するミラー部を設け、撮像中にミラーの角度を逐次変更するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、撮像対象が常にカメラに視線方向となるようにミラー本体の角度を変更することにより、カメラが移動する環境下であっても、ブラーの少ない画像を連続的に取得することができるようにしている。【０００３】
また、フローセルに流れる撮像対象とカメラとの間にミラーを配置し、撮像対象の流れにミラーを走査することにより、撮像対象をぶれ無く撮像するものも提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−０８２７１０号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｄ．  Ｂ．  Ｋａｙ，  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｈｉｓｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ＆  Ｃｙｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ２７，  ３２９  （１９７９）
【発明の概要】
【０００６】
近年、フローサイトメーターでは、より短時間で分析を行なうために、より短時間でより多くの撮像対象を撮像することが望まれている。このため、フローセルにおける流速が速くなって露光時間が短くなり、鮮明な画像を得ることができなくなっている。上述の技術では、ミラー走査により露光時間を長くすることができるものの、反射光や透過光，散乱光などからなる信号光は平行光ではないため、露光時間の延長は僅かなものとなり、十分な露光時間を得ようとすると画像がぼけてしまう。
【０００７】
本発明のフローサイトメーターは、露光時間を長くしてより鮮明な画像を得ることを主目的とする。
【０００８】
本発明のフローサイトメーターは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００９】
本発明のフローサイトメーターは、
撮像対象を流すフローセルと、
レーザ光を照射するレーザ光照射器と、
Ｎ×Ｍ画素のイメージセンサを内蔵するカメラと、
前記レーザ光照射器からのレーザ光を前記フローセルにおける撮像範囲に導くと共に前記フローセルにおける前記撮像範囲からの透過光，反射光，散乱光などの信号光を前記カメラに導く光学系と、
を備えるフローサイトメーターであって、
前記光学系は、結像光学系のフーリエ面に配置され、前記信号光を鏡面反射する少なくとも１つのミラーを有し、少なくとも所定タイミングから所定時間に亘って前記信号光による像の各部が前記イメージセンサの同一画素に導かれるように前記フローセルにおける流れに連動して回転駆動するミラーデバイスを備える、
ことを特徴とする。
【００１０】
この本発明のフローサイトメーターでは、光学系は、レーザ光照射器からのレーザ光をフローセルにおける撮像範囲に導くと共に、フローセルにおける撮像範囲からの透過光，反射光，散乱光などの信号光をＮ×Ｍ画素のイメージセンサを内蔵するカメラに導く。光学系には、鏡面反射する少なくとも１つのミラーを有し、少なくとも所定タイミングから所定時間に亘って信号光による像の各部がイメージセンサの同一画素に導かれるようにフローセルにおける流れに連動して回転駆動するミラーデバイスが結像光学系のフーリエ面に配置されている。ここで、「フーリエ面」は、結像レンズによる焦点近傍でフーリエ変換作用により各波長の光が平行光となる面を意味している。ミラーデバイスをフーリエ面以外に配置すると、ミラーデバイスの走査に伴って信号光の像が焦点ずれを生じてセンサ面状の像にボケが生じ、ミラーデバイスの広い走査範囲で継続的にボケの無い良好な像を取得することが困難となる。これに対して、ミラーデバイスをフーリエ面に配置すると、ミラーデバイスが走査された場合にも信号光の像を常にイメージセンサ上に結像させることが可能となり、結果的に走査角度範囲を長くすることで信号光による像の各部をイメージセンサの同一画素に導くことができる時間（露光時間）を長くすることができる。本発明のフローサイトメーターでは、こうした理由によりミラーデバイスをフーリエ面に配置するものとした。この結果、露光時間を長くしてより鮮明な画像を得ることができる。なお、本発明のフローサイトメーターは、観測対象として細胞を想定しているが、観測対象としては、細胞に限定されるものではなく、無機物などを含む一般的な粒子としてもよいのは勿論である。
【００１１】
こうした本発明のフローサイトメーターにおいて、前記所定タイミングを設定する所定タイミング設定装置と、前記所定タイミング設定装置によって設定された前記所定タイミングに伴って前記所定時間以上の時間に亘ってシャッターを開くと共にその後に前記イメージセンサのデータを記憶装置に転送するように前記カメラを制御するカメラ制御装置と、前記所定タイミング設定装置によって設定された前記所定タイミングに伴って前記所定時間だけレーザ光を照射するように前記レーザ光照射器を制御するレーザ光照射制御装置と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、高精度な同期制御により露光時間を長くしてより鮮明な画像を得ることができると共に撮像したデータを記憶装置に保存することができる。ここで、所定タイミングの設定手法としては、ミラーデバイスのミラーの回転位置に基づいて所定タイミングを設定する第１設定手法や、カメラの作動状態に基づいて所定タイミングを設定する第２設定手法、所定の周期に基づいて所定タイミングを設定する第３設定手法などを挙げることができる。なお、第２設定手法の場合、カメラ制御装置が所定タイミング設定装置を兼ねるものとすることもできる。
【００１２】
所定タイミング設定装置とカメラ制御装置とレーザ光照射制御装置とを備える態様の本発明のフローサイトメーターにおいて、前記カメラはローリングシャッターモードにより作動し、前記レーザ光照射器は、前記カメラの露光状態になるタイミングの早いラインが像を取得するフローセル上の位置から、露光状態になるタイミングの遅いラインが像を取得するフローセル上の位置に向かって、１本ないし２本のレーザ光を走査するように照射するレーザ光調整器を有する、ものとすることもできる。こうすれば、カメラのイメージセンサの全ての画素が露光状態となる状態が存在しないときでも、全ての範囲に対して所定時間に亘る露光を行なうことができ、画像フレーム内に確実に細胞の像を取得することが可能となる。この結果、カメラのフレームレートを高めることができ、フローセルにより高速に撮像対象を流して撮像することができる。
【００１３】
所定タイミング設定装置とカメラ制御装置とレーザ光照射制御装置とを備える態様の本発明のフローサイトメーターにおいて、前記カメラはローリングシャッターモードにより作動し、前記記憶装置に記憶した前記カメラの連続するフレームのデータと前記レーザ光照射器からのレーザ光の照射タイミングとに基づいて画像処理により前記撮像対象のイメージを形成する画像処理装置を備えるものとすることもできる。こうすれば、連続する２つのフレームに亘って撮像された画像を１つのフレームの画像とすることができる。この結果、フローセルにより高速に撮像対象を流して撮像することができる。
【００１４】
本発明のフローサイトメーターにおいて、前記ミラーデバイスは、正多角形柱の各側面にミラーが形成されており、正多角形柱の中心軸を回転軸として回転する、ものとすることもできる。この場合、前記ミラーデバイスは、側面の角度が所定角度のときから回転によって次の側面の角度が前記所定角度となるまでに要する時間が前記フローセルの流れにより前記撮像対象が前記撮像範囲の分だけ流れるのに要する時間以下となるように前記フローセルの流速に対して正多角形柱における角数が調整されている、ものとすることもできる。こうすれば、フローセルに流れる撮像対象を連続して撮像することができる。
【００１５】
本発明のフローサイトメーターにおいて、前記ミラーデバイスは、回転方向に所定周期で振動する共鳴ガルバノスキャナであり、前記ミラーデバイスの振動の周期に基づく周期的なタイミングに基づいて前記所定時間以上の時間に亘ってシャッターを開くと共にその後に前記イメージセンサのデータを記憶装置に転送するように前記カメラを制御するカメラ制御装置と、前記周期的なタイミングに基づいて前記所定時間だけレーザ光を照射するように前記レーザ光照射器を制御するレーザ光照射制御装置と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、より正確に撮像すると共に撮像したデータを記憶装置に保存することができる。
【００１６】
本発明のフローサイトメーターにおいて、前記フローセルの前記撮像範囲より上流側に配置され、前記フローセルに流れる撮像対象の流速を計測すると共に前記流速を計測した撮像対象の中心が前記撮像範囲の中心に至るまでの到達タイミングを計測する速度タイミング計測装置と、前記到達タイミングのときに前記撮像範囲の中心の像が前記イメージセンサの中心画素に入力されると共に前記撮像対象の流速に基づく回転速度で前記ミラーデバイスを回転駆動するミラーデバイス制御装置と、前記到達タイミングより前記所定時間の半分より長い時間だけ前のタイミングから前記到達タイミングより前記所定時間の半分より長い時間だけ後のタイミングまでシャッターを開くと共にその後に前記イメージセンサのデータを記憶装置に転送するように前記カメラを制御するカメラ制御装置と、前記到達タイミングがレーザ光の照射時間の中央となるように前記所定時間に亘ってレーザ光を照射するように前記レーザ光照射器を制御するレーザ光照射制御装置と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、撮像対象をより鮮明に撮像することができる。
【００１７】
本発明のフローサイトメーターにおいて、前記フローセルの前記撮像範囲より上流側に配置され、前記フローセルに流れる撮像対象を検知する撮像対象検知器を備え、前記レーザ光照射器は、前記検知された撮像対象にのみレーザ光を照射する調整器を有する、ものとすることもできる。こうすれば、撮像対象のみにレーザ光を照射して撮像することができる。
【００１８】
本発明のフローサイトメーターにおいて、前記レーザ光照射器は、前記レーザ光を集光してなる集光レーザ光により前記撮像範囲を走査するように構成されており、更に、前記所定タイミングを設定する所定タイミング設定装置と、前記所定タイミング設定装置によって設定された前記所定タイミングに伴って前記所定時間以上の時間に亘ってシャッターを開くと共にその後に前記イメージセンサのデータを記憶装置に転送するように前記カメラを制御するカメラ制御装置と、前記カメラがシャッターを開いている最中に前記集光レーザ光により前記撮像範囲が走査されるように前記レーザ光照射器を制御するレーザ光照射制御装置と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、集光レーザ光により短い露光時間で十分な画像輝度が得られるため、デスキャンが不完全な場合にも、より鮮明な画像を得ることができる。この場合、前記レーザ光照射制御装置は、前記集光レーザ光が前記フローセルの流れに対して逆方向に走査するよう前記レーザ光照射器を制御するものとすることもできる。こうすれば、撮像範囲（カメラの視野）の周辺で生じる歪曲収差の影響を低減することができ、より長いデスキャン時間を確保することができる。
【００１９】
本発明のローサイトメーターにおいて、前記光学系は、１枚のミラーと該ミラーと角度の異なる少なくとも１枚のダイクロイックミラーとを有するか、あるいは、角度の異なる少なくとも２枚のダイクロイックミラーを有し、前記ミラーデバイスからの信号光を反射して前記カメラに導く多色ミラーデバイスを備えるものとすることもできる。１枚のミラーと少なくとも１枚のダイクロイックミラーとを有する場合、撮像対象のうちダイクロイックミラーにより反射する波長の像のイメージセンサによる露光位置（画素）をミラーにより反射する波長の像のイメージセンサにおける露光位置（画素）から異なる位置とすることができる。即ち、反射する波長とミラーとの角度を異ならせたＮ−１個のダイクロイックミラーを用いることにより、波長の異なるＮ個の像を露光位置を異ならせてイメージセンサに露光することができる。少なくとも２枚のダイクロイックミラーを有する場合、撮像対象のうち各々のダイクロイックミラーにより反射する波長の像のイメージセンサによる露光位置（画素）を互いに異なる位置とすることができる。即ち、互いに角度を異ならせたＮ個のダイクロイックミラーを用いることにより、波長の異なるＮ個の像を露光位置を異ならせてイメージセンサに露光することができる。これらの場合、前記多色ミラーデバイスは、前記ダイクロイックミラーによって反射されて前記イメージセンサに露光される像が前記ミラーまたは他の前記ダイクロイックミラーにより反射されて前記イメージセンサに露光される像の流れ方向側または流れ方向の垂直方向側の異なる位置に露光されるように角度が調整されているものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施例のフローサイトメーター２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】レーザ光検出器７４によるレーザ光の検出とレーザ照射装置３０からのレーザ照射やカメラ６０のシャッター６４の開閉などとの時間変化の様子を示す説明図である。
【図３】グローバルシャッターモードによるシャッターの開閉とレーザ照射とを説明する説明図である。
【図４】グローバルリセットモードの場合におけるレーザ照射やカメラ６０のシャッター６４の開閉などの時間変化の様子を示す説明図である。
【図５】変形例のレーザ照射装置１３０の構成の概略を示す構成図である。
【図６】レーザ照射装置１３０から照射された対称な２つの扁平なレーザ光Ｌ１，Ｌ２が撮像範囲２４に照射されている様子の一例を説明する説明図である。
【図７】変形例のレーザ照射装置１３０を用いて撮像する際のレーザ発光強度やスキャナ角度，シャッター６４の開閉などの時間変化の様子を示す説明図である。
【図８】レーザ照射が連続する２つのフレームに跨がる際のレーザ照射やカメラのシャッター６４の開閉，データ転送，イメージセンサ６２の状態の時間変化を説明する説明図である。
【図９】撮像範囲２４の像（ａ）〜（ｃ）の一例を示す説明図である。
【図１０】連続する４つのフレーム（ｆ１）〜（ｆ４）から撮像範囲２４の像（ａ）〜（ｃ）を形成する様子を説明する説明図である。
【図１１】本発明の第２実施例のフローサイトメーター２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１２】第２実施例のフローサイトメーター２２０における共鳴ガルバノスキャナ２５０のスキャナ角度とレーザ照射装置３０からのレーザ照射やカメラ６０のシャッター６４の開閉などとの時間変化の様子を示す説明図である。
【図１３】本発明の第３実施例のフローサイトメーター３２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１４】速度検知部３８０の構成の概略を示す構成図である。
【図１５】第１光検出器３８５ａおよび第２検出器３８５ｂにより検出される光強度の時間変化の一例を示す説明図である。
【図１６】第３実施例のフローサイトメーター３２０における参照信号やドライバ駆動信号とレーザ照射装置３０からのレーザ照射やカメラ６０のシャッター６４の開閉などとの時間変化の様子を示す説明図である。
【図１７】変形例のフローサイトメーター４２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１８】変形例のフローサイトメーターの光学系の一例を示す構成図である。
【図１９】多色ミラーデバイス５８０を用いてフローセル２２に流したミドリムシを撮像することにより得られる２つの画像（ＢＯＤＩＰＹ蛍光画像とクロロフィル自家蛍光画像）である。
【図２０】通常のミドリムシと窒素欠乏状態のミドリムシのＢＯＤＩＰＹ蛍光の細胞内密度とクロロフィル自家蛍光の細胞内密度の分布を示すグラフである。
【図２１】本発明の第４実施例のフローサイトメーター６２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２２】撮像範囲２４における集光レーザ光６３６による走査を説明する説明図である。
【図２３】本発明の第５実施例のフローサイトメーター７２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、第１実施例のフローサイトメーター２０の構成の概略を示す構成図である。第１実施例のフローサイトメーター２０は、撮像対象が図１中矢印方向に一様流れで流れるフローセル２２と、レーザ光を照射するレーザ照射装置３０と、カメラ６０と、レーザ照射装置３０から照射されたレーザ光をフローセル２２における撮像範囲２４に導くと共にフローセル２２における撮像範囲２４からの信号光をカメラ６０に導く光学系４０と、撮像タイミングを調整するタイミング調整装置７０と、を備える。【００２３】
レーザ照射装置３０は、平行なレーザ光を照射する周知のレーザ照射装置として構成されており、レーザ光の照射を制御するドライバ３２を備える。ドライバ３２は、パルス信号の入力により作動し、パルス信号の立ち上がりによりレーザ光を照射し、パルス信号の立ち下がりによりレーザ光の照射を停止する。したがって、ドライバ３２に所望の時間のパルス幅のパルス信号を入力することにより、パルス幅の時間だけレーザ光を照射することができる。【００２４】
カメラ６０は、Ｎ×Ｍの画素を有するｓＣＭＯＳ（scientific CMOS）により構成されたイメージセンサ６２を有する周知のカメラとして構成されており、シャッター６４の開閉制御や接続されたＰＣ（コンピュータ）６８にイメージセンサ６２のデータを転送するドライバ６６を備える。ドライバ６６は、パルス信号の入力により作動し、パルス信号の立ち上がりによりシャッター６４を開成し、パルス信号の立ち下がりによりシャッター６４を閉成する。したがって、ドライバ３２に所望の時間のパルス幅のパルス信号を入力することにより、パルス幅の時間だけシャッター６４を開成することができる。なお、第１実施例では、より高速に作動させるため、シャッター６４の開成についてローリングシャッターモードを採用している。また、ＰＣ６８は、撮像されたデータを用いて種々の画像解析等を行なう。【００２５】
光学系４０は、レーザ照射装置３０から照射されたレーザ光をフローセル２２における撮像範囲２４に導く照射レンズ４１と、フローセル２２の撮像範囲２４からの信号光（透過光や反射光，散乱光、蛍光などの光）を入力する対物レンズ４２と、対物レンズ４２からの信号光を入力する結像光学系４４と、結像光学系４４からの信号光をカメラ６０に入力する調整レンズ５６と、を備える。結像光学系４４は、対物レンズ４２からの信号光を集光する結像レンズ４６と、結像レンズ４６からの光を再び平行光とする調整レンズ４８と、ポリゴンスキャナ５０と、調整レンズ４８と同様の機能を有しポリゴンスキャナ５０からの平行光を集光する調整レンズ５２と、調整レンズ５２からの集光光を再び平行光とする調整レンズ５４と、を備える。ポリゴンスキャナ５０は、各側面にミラーが形成された正多角形柱形状に形成されており、正多角形柱の中心軸を回転軸として回転している。【００２６】
第１実施例では、ポリゴンスキャナ５０の調整レンズ４８および調整レンズ５２に対向する側面のミラー（以下、単に「対向するミラー」という。）の角度が４５度のときに、レーザ照射装置３０の中心から照射されたレーザ光がポリゴンスキャナ５０の対向するミラーに反射されてカメラ６０のイメージセンサ６２の中心の画素に入力されるようにレーザ照射装置３０とポリゴンスキャナ５０とカメラ６０とが配置されている。結像光学系４４では、調整レンズ４８から調整レンズ５２まではフーリエ変換作用により各波長の光は平行光となる。このため、調整レンズ４８から調整レンズ５２までの光路のいずれの面もフーリエ面（物体像のフーリエ変換パターンが形成される面、あるいは物体面上の点光源が平行光となる面）と考えることができ、ポリゴンスキャナ５０の対向するミラーもフーリエ面に配置されていると言うことができる。【００２７】
また、第１実施例では、ポリゴンスキャナ５０の回転速度とフローセル２２の流速は、ポリゴンスキャナ５０の対向するミラーの角度が４５度となるタイミングを中心とする所定時間（１０μｓｅｃや２０μｓｅｃなどの時間）に亘って、フローセル２２の撮像範囲２４の中心の像がカメラ６０のイメージセンサ６２の中心画素（同一画素）に入力されるように調整されている。即ち、ポリゴンスキャナ５０の対向するミラー面が４５度となるタイミングのときには撮像範囲２４の中心に位置する対象ポイントの像（信号光）がイメージセンサ６２の中心画素に入力される状態のときに、ポリゴンスキャナ５０の対向するミラー面が４５度となるタイミングより所定時間の半分の時間だけ前のタイミングのときには撮像範囲２４の中心より若干上流側に位置する対象ポイントの像（信号光）がイメージセンサ６２の中心画素に入力され、ポリゴンスキャナ５０の対向するミラー面が４５度となるタイミングより所定時間の半分の時間だけ後のタイミングのときには撮像範囲２４の中心より若干下流側に位置する対象ポイントの像（信号光）がイメージセンサ６２の中心画素に入力されるように、ポリゴンスキャナ５０の回転速度とフローセル２２の流速が調節されているのである。このようにポリゴンスキャナ５０の回転速度とフローセル２２の流速が調整されていることとポリゴンスキャナ５０がフーリエ面に配置されていることとを考慮すると、ポリゴンスキャナ５０の対向するミラーの角度が４５度となるタイミングを中心とする所定時間に亘って、フローセル２２の撮像範囲２４内に流れる撮像対象の各部の像（信号光）がカメラ６０のイメージセンサ６２の同一画素に入力されることとなる。このため、ポリゴンスキャナ５０の対向するミラーの角度が４５度となるタイミングを中心とする所定時間に亘る露光を行なっても、ボケなどを抑制することができ、より鮮明なイメージを得ることができる。【００２８】
さらに、第１実施例では、ポリゴンスキャナ５０の対向するミラーの角度が４５度に至ってからポリゴンスキャナ５０の回転によって次に対向するミラーの角度が４５度となるまでに要する時間がフローセル２２の流れにより撮像対象が撮像範囲２４分だけ流れるのに要する時間以下となるようにフローセル２２の流速とポリゴンスキャナ５０の正多角形柱における角数とが調整されている。これにより、フローセル２２に流れる撮像対象をくまなく撮像することができる。【００２９】
タイミング調整装置７０は、ポリゴンスキャナ５０の対向するミラーにレーザ光を照射するレーザ光照射器７２と、ポリゴンスキャナ５０の対向するミラーで反射してスリット７３を通過したレーザ光を検出するレーザ光検出器７４と、レーザ光検出器７４によりレーザ光を検出したときにレーザ照射用パルスとシャッター開成用パルスとを生成するパルス発生装置７６と、を備える。パルス発生装置７６は、レーザ照射用パルスについてはレーザ照射装置３０のドライバ３２に送信し、シャッター開成用パルスについてはカメラ６０のドライバ６６に送信する。第１実施例では、回転駆動しているポリゴンスキャナ５０の対向するミラーの角度が４５度となるタイミングより若干早いタイミングのときにレーザ光照射器７２から照射されてポリゴンスキャナ５０の対向するミラー面で反射したレーザ光がスリット７３を介してレーザ光検出器７４により検出されるように、レーザ光照射器７２とスリット７３とレーザ光検出器７４とが配置されている。シャッター開成用パルスは、レーザ光検出器７４によりレーザ光が検出されたときに立ち上がり、イメージセンサ６２の全ての行（画素）が露光状態となって所定時間以上経過した後に立ち下がるように生成される。レーザ照射用パルスは、イメージセンサ６２の全ての行（画素）が露光状態となった以降に立ち上がり、所定時間（１０μｓｅｃや２０μｓｅｃ程度の時間）だけ経過したときに立ち下がるように生成される。【００３０】
図２は、レーザ光検出器７４によるレーザ光の検出とレーザ照射装置３０からのレーザ照射やカメラ６０のシャッター６４の開閉などとの時間変化の様子を示す説明図である。図２は上から順に、レーザ光検出器７４によるレーザ光の検出、パルス発生装置７６によるレーザ照射用パルスの出力、レーザ照射装置３０によるレーザ照射、パルス発生装置７６によるシャッター開成用パルスの出力、カメラ６０のシャッター６４の開閉、カメラ６０のイメージセンサ６２のデータのＰＣ６８へのデータ転送、カメラ６０をローリングシャッターモードとした場合のイメージセンサ６２の状態（露光状態とレーザ照射とデータ転送）、の時間変化を示している。図中、ローリングシャッターモードにおけるイメージセンサ６２の状態では、イメージセンサ６２の露光状態についてはハッチングにより示し、レーザ照射については黒による塗りつぶしにより示し、データ転送については白による塗りつぶしにより示した。以下の変形例や第２実施例等のイメージセンサ６２の状態についても同様である。時間Ｔ１１（時間Ｔ２１）にレーザ光検出器７４によってレーザ光が検出され、パルス発生装置７６によってレーザ照射用パルスとシャッター開成用パルスが生成される。上述したように、シャッター開成用パルスとしては、レーザ光検出器７４によりレーザ光が検出されたときに立ち上がるパルスとして生成され、レーザ照射用パルスとしては、イメージセンサ６２の全ての行（画素）が露光状態となった時間Ｔ１’（時間Ｔ２’）以降に立ち上がるパルスとして生成される。シャッター開成用パルスを入力したカメラ６０のドライバ６６は、時間Ｔ１１（時間Ｔ２１）のパルスの立ち上がりでシャッター６４を開成する。カメラ６０はローリングシャッターモードが設定されているから、イメージセンサ６２の中心行から端部行に向けて順次露光状態となる。イメージセンサ６２の全ての行（画素）が露光状態となった時間Ｔ１’（時間Ｔ２’）以降の時間Ｔ１２（時間Ｔ２２）にレーザ照射用パルスを入力したレーザ照射装置３０のドライバ３２は、時間Ｔ１２（時間Ｔ２２）のパルスの立ち上がりでレーザ光の照射を開始し、それから所定時間（１０μｓｅｃや２０μｓｅｃ程度の時間）だけ経過したパルスの立ち下がりでレーザ光の照射を停止する。カメラ６０のドライバ６６は、シャッター開成用パルスの立ち下がりの時間Ｔ１３（時間Ｔ２３）でシャッター６４を閉成すると共にイメージセンサ６２のデータ（露光により得られたデータ）のＰＣ６８へのデータ転送を開始する。カメラ６０はローリングシャッターモードが設定されているから、閉成による露光の停止もイメージセンサ６２の中心行から端部行に向けて順次行なわれ、データ転送もイメージセンサ６２の中心行から端部行に向けて順次行なわれる。【００３１】
この図２の説明図から解るように、回転駆動しているポリゴンスキャナ５０の対向するミラーの角度が４５度となるタイミングは、所定時間のレーザ光の照射の中央とするのが好ましい。このため、レーザ光検出器７４によりレーザ光を検出するタイミングは、ポリゴンスキャナ５０の対向するミラーの角度が４５度となるタイミングより、カメラ６０をローリングシャッターモードに設定しシャッター６４を開成したときに全ての画素が露光状態となるのに要する時間（図２中、時間Ｔ１１（時間Ｔ２１）〜時間Ｔ１’（時間Ｔ２’）までの時間）より若干長い時間だけ前のタイミングとなる。第１実施例では、こうしたタイミングとなるようにレーザ光照射器７２とスリット７３とレーザ光検出器７４とを配置した。【００３２】
以上説明した第１実施例のフローサイトメーター２０では、レーザ光検出器７４によりレーザ光を検出したタイミングでカメラ６０のシャッター６４を開成し、イメージセンサ６２の全ての画素が露光状態となっているときに所定時間（１０μｓｅｃや２０μｓｅｃ程度の時間）に亘ってレーザ照射装置３０からレーザ光が照射される。また、結像光学系４４のフーリエ面に配置されたポリゴンスキャナ５０の対向するミラーが４５度となるタイミングを中心とする所定時間（１０μｓｅｃや２０μｓｅｃ程度の時間）に亘って、フローセル２２の撮像範囲２４内に流れる撮像対象の各部の像（信号光）がカメラ６０のイメージセンサ６２の同一画素に入力されるように、ポリゴンスキャナ５０の回転速度とフローセル２２の流速が調整されている。このため、所定時間の露光を行なっても、撮像対象の移動によるブレを抑制することができ、極短時間の露光の場合に比してより鮮明な画像を得ることができる。また、ポリゴンスキャナ５０の対向するミラーの角度が４５度に至ってからポリゴンスキャナ５０の回転によって次に対向するミラーの角度が４５度となるまでに要する時間がフローセル２２の流れにより撮像対象が撮像範囲２４分だけ流れるのに要する時間以下となるようにフローセル２２の流速とポリゴンスキャナ５０の正多角形柱における角数とが調整されているから、フローセル２２に流れる撮像対象をくまなく撮像することができる。これらの結果、フローセル２２における流速を速くし、短時間により多くの撮像対象をより鮮明に撮像することができる。【００３３】
第１実施例のフローサイトメーター２０では、レーザ光検出器７４によりレーザ光を検出したときには、パルス発生装置７６により、レーザ光検出器７４によりレーザ光が検出されたときに立ち上がると共にイメージセンサ６２の全ての行（画素）が露光状態となって所定時間以上経過した後に立ち下がるシャッター開成用パルスを生成してカメラ６０のドライバ６６に送信し、イメージセンサ６２の全ての行（画素）が露光状態となった以降に立ち上がると共に所定時間だけ経過したときに立ち下がるレーザ照射用パルスを生成してレーザ照射装置３０のドライバ３２に送信するものとした。しかし、レーザ光検出器７４によりレーザ光を検出したときには、パルス発生装置７６により直ちに立ち上がると共にその後すぐに立ち下がるパルスを生成してカメラ６０のドライバ６６とレーザ照射装置３０のドライバ３２とに送信するものとしてもよい。この場合、カメラ６０のドライバ６６には、パルス発生装置７６からのパルスの入力に伴って直ちにシャッター６４を開成し、イメージセンサ６２の全ての行（画素）が露光状態となるのに要する時間と所定時間との和の時間が経過した後にシャッター６４を閉成し、このシャッター６４を閉成するタイミングからイメージセンサ６２のデータをＰＣ６８に転送するようにプログラミングしておき、レーザ照射装置３０のドライバ３２には、パルス発生装置７６からのパルスの入力からイメージセンサ６２の全ての行（画素）が露光状態となるのに要する時間が経過した以降のタイミングで所定時間だけレーザ照射するようにプログラミングしておけばよい。【００３４】
第１実施例のフローサイトメーター２０では、カメラ６０をローリングシャッターモードに設定したが、カメラ６０をグローバルシャッターモードに設定するものとしてもよい。この場合、図３に示すように、イメージセンサ６２の全ての画素はシャッター６４の開成と同時に露光状態となるから、レーザ照射装置３０によるレーザ照射のタイミングはシャッター６４を開成するタイミング以降であればいつでも構わない。なお、ＣＭＯＳカメラの回路の設計上、ローリングシャッターモードやグローバルリセットモードの方がグローバルシャッターモードよりもフレームレートが高く、より高速な撮像に適している。図４にグローバルリセットモードの場合におけるレーザ照射やカメラ６０のシャッター６４の開閉などの時間変化の様子を示す。【００３５】
第１実施例のフローサイトメーター２０では、回転駆動しているポリゴンスキャナ５０の対向するミラーの角度が４５度となるタイミングより若干早いタイミングのときにレーザ光照射器７２から照射されてポリゴンスキャナ５０の対向するミラー面で反射したレーザ光がスリット７３を介してレーザ光検出器７４により検出されるように配置が調整されたレーザ光照射器７２とスリット７３とレーザ光検出器７４とを用いてレーザ照射用パルスとシャッター開成用パルスとを生成し、このレーザ照射用パルスに基づいてレーザ光を照射すると共にシャッター開成用パルスに基づいてカメラ６０のシャッター６４を開閉するものとした。しかし、ポリゴンスキャナ５０の回転角度を検出するセンサを備え、センサによりポリゴンスキャナ５０の各ミラーが対向するミラーとして角度が４５度となるタイミングより若干早いタイミングとなった角度のときにレーザ照射用パルスとシャッター開成用パルスとを生成し、生成したレーザ照射用パルスに基づいてレーザ光を照射すると共にシャッター開成用パルスに基づいてカメラ６０のシャッター６４を開閉するものとしてもよい。【００３６】
第１実施例のフローサイトメーター２０では、カメラ６０をローリングシャッターモードに設定し、イメージセンサ６２の全ての行（画素）が露光状態となった以降にレーザ照射装置３０から所定時間に亘ってレーザ光を照射したが、イメージセンサ６２の全ての行（画素）が露光状態になる以前にレーザ照射装置３０から所定時間に亘ってレーザ光を照射するものとしてもよい。この場合、レーザ照射装置３０に代えて図５に例示する変形例のレーザ照射装置１３０を用いればよい。変形例のレーザ照射装置１３０は、レーザ光を照射するレーザ光源１３１と、レーザ光源１３１からのレーザ光の照射を制御するドライバ１３２と、レーザ光源１３１からのレーザ光の照射位置を変更して走査を可能とするガルバノスキャナ１３３と、ガルバノスキャナ１３３からのレーザ光を対称な２つのレーザ光に変換するレーザ光変換器１３４と、レーザ光変換器１３４からの対称な２つのレーザ光を対称な２つの扁平なレーザ光にするシリンドリカムレンズ１３９と、を備える。レーザ光変換器１３４は、ガルバノスキャナ１３４からのレーザ光を２つの分離するビームスプリッタ１３５と、ビームスプリッタ１３５を透過したレーザ光を反転させるダブプリズム１３６ａと、ダブプリズム１３６ａからのレーザ光を９０度だけ進行方向を変更するミラー１３６ｂと、ビームスプリッタ１３５により反射したレーザ光を９０度だけ進行方向を変更するミラー１３７ａと、ミラー１３７ａからのレーザ光を水平または垂直方向に偏光する偏光板１３７ｂと、ミラー１３６ｂからのレーザ光を偏光板１３７ｂとは９０度異方向に偏光すると共に偏光板１３７ｂからのレーザ光に重ねる偏光ビームスプリッタ１３８と、を備える。レーザ光変換器１３４は、こうした構成により、１つのレーザ光を偏光方向が異なる対称な２つのレーザ光とする。【００３７】
図６は、変形例のレーザ照射装置１３０から照射された対称な２つの扁平なレーザ光Ｌ１，Ｌ２が撮像範囲２４に照射されている様子の一例を説明する説明図である。レーザ光Ｌ１，Ｌ２は、撮像範囲２４の流れ方向の中心線に沿って中心線に対称に照射され、中心線から端部に向かって図中矢印方向に走査する。図７は、変形例のレーザ照射装置１３０を用いて撮像する際のレーザ発光強度やスキャナ角度，シャッター６４の開閉などの時間変化の様子を示す説明図である。図７は上から順に、レーザ光源１３１のレーザ発光強度、ガルバノスキャナ１３４のスキャナ角度、レーザスキャン角度、カメラ６０のシャッター６４の開閉、カメラ６０のイメージセンサ６２のデータのＰＣ６８へのデータ転送、カメラ６０をローリングシャッターモードとした場合のイメージセンサ６２の露光状態とレーザ照射とデータ転送、の時間変化を示している。時間Ｔ１１（時間Ｔ２１）にシャッター６４が開成されると、イメージセンサ６２の中心行から端部行に向けて順次露光状態となる。イメージセンサ６２の全ての画素が露光状態となる前の時間Ｔ１２（時間Ｔ２２）にレーザ照射が開始され、ガルバノスキャナ１３３による撮像範囲２４の中心から端部へのスキャンが開始され、対称な２つの扁平なレーザ光Ｌ１，Ｌ２の撮像範囲２４の中心行から端部行に順次移動するレーザ光の照射が開始される。時間Ｔ１３（時間Ｔ２３）になると、カメラ６０のシャッター６４が閉成され、時間Ｔ１４（時間Ｔ２４）になると、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射が停止される。上述したように、ローリングシャッターモードでは、イメージセンサ６２はシャッター６４の開成により中心行から端部行に向かって順次露光状態となり、レーザ光Ｌ１，Ｌ２も中心行から端部行に向かって走査されるから、イメージセンサ６２の全ての画素が露光状態になっていなくても、レーザ光Ｌ１，Ｌ２が入力される画素が露光状態となっていれば撮像範囲２４を撮像することができる。この結果、より高速に短時間で撮像範囲を露光することができる。もとより、レーザ光Ｌ１，Ｌ２による中心行から端部行に向けて順次所定時間の露光を行なうから、第１実施例と同様に、より鮮明な画像を得ることができる。なお、ローリングシャッターモードにおける露光状態になるラインの順番は上記に限らず、上下端部から中心部に向かって順次露光状態となる設定、上端部と中心部から下方向に向かって順次露光状態となる設定、下端部と中心部から上方向に向かって順次露光状態となる設定、中心部から下方向に向かって（センサの下半分のみが）順次露光状態になる設定、中心部から上方向に向かって（センサの上半分のみが）順次露光状態になる設定、が可能である。このような場合も露光状態の順番に沿ってレーザ光を順次移動させればよい。【００３８】
第１実施例のフローサイトメーター２０では、カメラ６０をローリングシャッターモードに設定し、イメージセンサ６２の全ての行（画素）が露光状態となった以降にレーザ照射装置３０から所定時間に亘ってレーザ光を照射することにより、１フレームに撮像範囲２４の撮像を行なうものとしたが、カメラ６０をローリングシャッターモードに設定しているときには、連続する２つのフレームに跨がって撮像範囲２４の撮像し、画像処理により撮像範囲２４のイメージを形成するものとしてもよい。図８は、カメラ６０のシャッター６４の開閉とデータ転送とを連続して行なってレーザ照射が連続する２つのフレームに跨がる際のレーザ照射やカメラのシャッター６４の開閉，データ転送，イメージセンサ６２の状態の時間変化を説明する説明図である。図９は、撮像範囲２４の像（ａ）〜（ｃ）の一例を示す説明図であり、図１０は、連続する４つのフレーム（ｆ１）〜（ｆ４）から撮像範囲２４の像（ａ）〜（ｃ）を形成する様子を説明する説明図である。時間Ｔ１１（時間Ｔ２１）にカメラ６０のシャッター６４が開成され、時間Ｔ１２（時間Ｔ２２）にシャッター６４が閉成されるが、ローリングシャッターモードであるから、シャッター６４による開成も閉成もイメージセンサ６２の中心行から端部行に向かって順次行なわれ、イメージセンサ６２の中心行から端部行に向かって順次露光状態やデータ転送状態となる。そして、これが繰り返される。このため、図中左端の第１フレームの端部行が露光状態で次の第２フレームの中心行が露光状態となる時間Ｔ２１以降の時間Ｔ１３にレーザ照射が行なわれると、第１フレームでは端部行側が露光され、第２フレームでは中心行側が露光される。同様のタイミングで撮像範囲２４に順次表われる図９に例示する像（ａ）〜（ｃ）に対して合計４回のレーザ照射を行なうと、４つのフレームには図１０の上段に示す４つのフレーム（ｆ１）〜（ｆ４）の像が露光される。この得られた４つのフレーム（ｆ１）〜（ｆ４）に対して隣接する２つのフレームのうち先のフレームの端部行側の像と後のフレームの中心行側の像を合成すれば、図１０の下段に示す像（ａ）〜（ｃ）が得られる。このようにＰＣ６８により画像処理すれば、連続する２つのフレームに跨がって撮像範囲２４を撮像しても各像を得ることができる。
【実施例２】
【００３９】
図１１は、本発明の第２実施例のフローサイトメーター２２０の構成の概略を示す構成図である。第２実施例のフローサイトメーター２２０は、図１と図１１とを比較すると解るように、ポリゴンスキャナ５０に代えて共鳴ガルバノスキャナ２５０およびそのドライバ２５１を備える点、ポリゴンスキャナ５０の対向するミラーの位置検出用のレーザ光照射器７２およびレーザ光検出器７４を備えない点、レーザ光検出器７４からの信号に基づいてパルスを生成するパルス発生装置７６に代えて共鳴ガルバノスキャナ２５０のドライバ２５１からの参照信号に基づいてパルスを生成するパルス発生装置２７６を備える点を除いて第１実施例のフローサイトメーター２０と同一の構成をしている。そこで、重複する説明を回避するため、第２実施例のフローサイトメーター２２０の構成のうち第１実施例のフローサイトメーター２０の構成と同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。【００４０】
第２実施例のフローサイトメーター２２０は、光学系２４０が備える結像光学系２４４のフーリエ面に配置された共鳴ガルバノスキャナ２５０と、この共鳴ガルバノスキャナ２５０を振動駆動するドライバ２５１と、ドライバ２５１からの参照信号に基づいてシャッター開成用パルスを生成してカメラ６０のドライバ６６に送信すると共にレーザ照射用パルスを生成してレーザ照射装置３０のドライバ３２に送信するパルス発生装置２７６と、を備える。ドライバ２５１は、ＤＣ駆動電圧の供給を受け、共鳴ガルバノスキャナ２５０を所定周期で図１１中の両矢印に示す回転方向に振動するように駆動している。この振動の周期とフローセル２２の流速は、共鳴ガルバノスキャナ２５０のミラー面が４５度となるタイミングを挟んで所定時間（１０μｓｅｃや２０μｓｅｃ程度の時間）に亘って、フローセル２２の撮像範囲２４内に流れる撮像対象の各部の像（信号光）がカメラ６０のイメージセンサ６２の同一画素に入力されるように調整されている。また、ドライバ２５１は、振動の各周期の所定位相で立ち上がるパルスを参照信号としてパルス発生装置２７６に送信する。パルス発生装置２７６は、参照信号に基づいて共鳴ガルバノスキャナ２５０のミラー面が４５度となるタイミングが所定時間（１０μｓｅｃや２０μｓｅｃ程度の時間）の中央のタイミングとなるようにレーザ照射用パルスを生成してレーザ照射装置３０のドライバ３２に送信する。また、パルス発生装置２７６は、参照信号に基づいてローリングシャッターモードによりイメージセンサ６２の全ての画素が露光状態となった以降にレーザ照射用パルスの立ち上がりのタイミングとなるように立ち上がり、レーザ照射用パルスの立ち下がりのタイミング以降に立ち下がるシャッター開成用パルスを生成してカメラ６０のドライバ６６に送信する。【００４１】
図１２は、第２実施例のフローサイトメーター２２０における共鳴ガルバノスキャナ２５０のスキャナ角度とレーザ照射装置３０からのレーザ照射やカメラ６０のシャッター６４の開閉などとの時間変化の様子を示す説明図である。図１２は上から順に、共鳴ガルバノスキャナ２５０のスキャナ角度、ドライバ２５１からパルス発生装置２７６に送信される参照信号（パルス）、パルス発生装置２７６によるレーザ照射用パルスの出力、レーザ照射装置３０によるレーザ照射、パルス発生装置２７６によるシャッター開成用パルスの出力、カメラ６０のシャッター６４の開閉、カメラ６０のイメージセンサ６２のデータのＰＣ６８へのデータ転送、カメラ６０をローリングシャッターモードとした場合のイメージセンサ６２の状態（露光状態とレーザ照射とデータ転送）、の時間変化を示している。この図１２の例では、スキャナ角度のサインカーブにおける位相πのときに参照信号のパルスを立ち上げ、位相２πのときに共鳴ガルバノスキャナ２５０のミラー面が４５度となるものとしている。位相πの時間Ｔ１１（時間Ｔ２１）に参照信号が送信されると、位相２πが所定時間に中央となるように時間Ｔ１３（時間Ｔ２３）に立ち上がり所定時間経過後に立ち下がるレーザ照射用パルスが生成されると共に、イメージセンサ６２の全ての画素が露光状態となった以降にレーザ照射用パルスの立ち上がりのタイミングとなるように時間Ｔ１２（時間Ｔ２２）で立ち上がると共にレーザ照射用パルスの立ち下がりのタイミング以降の時間Ｔ１４（時間Ｔ２４）に立ち下がるシャッター開成用パルスが生成される。シャッター開成用パルスが立ち上がる時間Ｔ１２（時間Ｔ２２）でカメラ６０のシャッター６４が開成され、シャッター開成用パルスが立ち下がる時間Ｔ１４（時間Ｔ２４）でカメラ６０のシャッター６４が閉成される。カメラ６０はローリングシャッターモードが設定されているから、シャッター６４が開成されると、イメージセンサ６２の中心行から端部行に向けて順次露光状態となり、シャッター６４が閉成されると、イメージセンサ６２の中心行から端部行に向けて順次露光状態を終了してデータ転送する。イメージセンサ６２の全ての画素が露光状態となった以降の時間Ｔ１３（時間Ｔ２３）にレーザ光が照射され、それから所定時間経過後にレーザ光の照射が停止される。【００４２】
以上説明した第２実施例のフローサイトメーター２２０では、結像光学系２４４のフーリエ面に共鳴ガルバノスキャナ２５０を配置すると共に、共鳴ガルバノスキャナ２５０のミラー面が４５度となるタイミングを中心とする所定時間（１０μｓｅｃや２０μｓｅｃ程度の時間）に亘ってフローセル２２の撮像範囲２４内に流れる撮像対象の各部の像（信号光）がカメラ６０のイメージセンサ６２の同一画素に入力されるように共鳴ガルバノスキャナ２５０の振動振幅とフローセル２２の流速とを調整する。そして、共鳴ガルバノスキャナ２５０のドライバ２５１からの振動周期の所定位相毎に出力される参照信号に基づいて共鳴ガルバノスキャナ２５０のミラー面が４５度となるタイミングが所定時間（１０μｓｅｃや２０μｓｅｃ程度の時間）の中央のタイミングとなるようにレーザ照射用パルスを生成してレーザ照射を行なうと共に、イメージセンサ６２の全ての画素が露光状態となった以降にレーザ照射用パルスの立ち上がりのタイミングとなるように立ち上がると共にレーザ照射用パルスの立ち下がりのタイミング以降に立ち下がるシャッター開成用パルスを生成してカメラ６０のシャッター６４を開閉する。このため、所定時間の露光を行なっても、ボケを抑制することができ、極短時間の露光の場合に比してより鮮明な画像を得ることができる。【００４３】
第２実施例のフローサイトメーター２２０では、共鳴ガルバノスキャナ２５０のドライバ２５１からの参照信号に基づいて共鳴ガルバノスキャナ２５０のミラー面が４５度となるタイミングが所定時間の中央のタイミングとなるようにレーザ照射用パルスを生成してレーザ照射を行なうと共に、イメージセンサ６２の全ての画素が露光状態となった以降にレーザ照射用パルスの立ち上がりのタイミングとなるように立ち上がると共にレーザ照射用パルスの立ち下がりのタイミング以降に立ち下がるシャッター開成用パルスを生成してカメラ６０のシャッター６４を開閉した。しかし、共鳴ガルバノスキャナ２５０のドライバ２５１からの参照信号をレーザ照射装置３０のドライバ３２とカメラ６０のドライバ６６に直接入力するものとしてもよい。この場合、レーザ照射装置３０のドライバ３２には、参照信号に基づいて共鳴ガルバノスキャナ２５０のミラー面が４５度となるタイミングが所定時間の中央のタイミングとなるように所定時間のレーザ照射を行なうようにプログラミングしておき、カメラ６０のドライバ６６には、参照信号に基づいてイメージセンサ６２の全ての画素が露光状態となった以降にレーザ照射が開始されるタイミングとなるようにシャッター６４を開成し、レーザ照射が終了した以降にシャッター６４を閉成し、このシャッター６４を閉成するタイミングからイメージセンサ６２のデータをＰＣ６８に転送するようにプログラミングしておけばよい。【００４４】
第２実施例のフローサイトメーター２２０では、カメラ６０をローリングシャッターモードに設定したが、カメラ６０をグローバルシャッターモードに設定するものとしてもよい。この場合、イメージセンサ６２の全ての画素はシャッター６４の開成と同時に露光状態となるから、レーザ照射装置３０によるレーザ照射のタイミングはシャッター６４を開成するタイミング以降であればいつでも構わない。また、カメラ６０をグローバルリセットモードに設定するものとしてもよい。
【実施例３】
【００４５】
図１３は、本発明の第３実施例のフローサイトメーター３２０の構成の概略を示す構成図である。第３実施例のフローサイトメーター３２０は、図１と図１３とを比較すると解るように、ポリゴンスキャナ５０に代えてガルバノスキャナ３５０およびそのドライバ３５１を備える点、ポリゴンスキャナ５０の対向するミラーの位置検出用のレーザ光照射器７２およびレーザ光検出器７４を備えない点、フローセル２２に撮像対象の速度を検知する速度検知部３８０および波形生成器３９０を備える点、レーザ光検出器７４からの信号に基づいてパルスを生成するパルス発生装置７６に代えて波形生成器３９０からの参照信号に基づいてパルスを生成するパルス発生装置３７６を備える点を除いて第１実施例のフローサイトメーター２０と同一の構成をしている。そこで、重複する説明を回避するため、第３実施例のフローサイトメーター３２０の構成のうち第１実施例のフローサイトメーター２０の構成と同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。【００４６】
第３実施例のフローサイトメーター３２０は、フローセル２２の撮像範囲２４より上流に取り付けられた速度検知部３８０と、速度検知部３８０からの信号に基づいて参照信号とドライバ駆動信号とを生成する波形生成器３９０と、光学系３４０が備える結像光学系３４４のフーリエ面に配置されたガルバノスキャナ３５０と、波形生成器３９０からのドライバ駆動信号によりガルバノスキャナ３５０を駆動するドライバ３５１と、波形生成器３９０からの参照信号に基づいてシャッター開成用パルスを生成してカメラ６０のドライバ６６に送信すると共にレーザ照射用パルスを生成してレーザ照射装置３０のドライバ３２に送信するパルス発生装置３７６と、を備える。【００４７】
図１４は、速度検知部３８０の構成の概略を示す構成図である。速度検知部３８０は、レーザ照射器３８１と、レーザ照射器３８１からのレーザ光をフローセル２２の２箇所の照射ポイント３８３ａ，３８３ｂに照射する２つの調整レンズ３８２ａ，３８２ｂと、照射ポイント３８３ａ，３８３ｂからの信号光（透過光）を平行光に調整する２つの調整レンズ３８４ａ，３８４ｂと、調整レンズ３８４ａ，３８４ｂからの信号光の光強度を検知する第１光検出器３８５ａおよび第２光検出器３８５ｂと、第１光検出器３８５ａおよび第２検出器３８５ｂにより検出された光強度に基づいて撮像対象の速度と撮像対象が撮像範囲２４に到達する到達タイミングを演算する演算器３８６と、を備える。撮像範囲２４に複数の撮像対象が現われる場合は、それらの撮像対象の速度の平均値を演算する。第１光検出器３８５ａおよび第２光検出器３８５ｂは、フローセル２２の照射ポイント３８３ａ，３８３ｂに撮像対象が至ると、図１５に例示するように光強度が低下する。撮像対象の速度は、第１光検出器３８５ａで光強度が低下した時間Ｔ１と第２光検出器３８５ｂで光強度が低下した時間Ｔ２との間隔（Ｔ２−Ｔ１）で照射ポイント３８３ａ，３８３ｂの距離ｘを除することにより得ることができる。また、到達タイミングは、下流側の照射ポイント３８３ｂと撮像範囲２４の中央との間の距離ｙを撮像対象の速度で除することにより、第２光検出器３８５ｂで光強度が低下した時間Ｔ２からの時間として求めることができる。【００４８】
波形生成器３９０は、速度検知部３８０の演算器３８６からの到達タイミングに基づいて参照信号としてのパルスを生成してパルス生成装置３７６に送信すると共に、速度検知部３８０の演算器３８６からの撮像対象の速度と到達タイミングとに基づいてガルバノスキャナ３５０の駆動用のドライバ駆動信号を生成してドライバ３５１に送信する。参照信号は、カメラ６０をローリングシャッターモードとしたときにシャッター６４を開成してからイメージセンサ６２の全ての画素が露光状態となるまでに要する時間より所定時間（１０μｓｅｃや２０μｓｅｃ程度の時間）程度以上長い時間だけ到達タイミングより速いタイミングで立ち上がるパルスとして生成される。ドライバ駆動信号は、ガルバノスキャナ３５０のミラー面が４５度のときを中心としてミラー面が（４５−α）度から（４５＋α）だけ回転駆動するための駆動信号であり、ミラー面が４５度のときに到達タイミングとなり、その回転速度は、ガルバノスキャナ３５０のミラー面が４５度となるタイミングを中心とする所定時間（１０μｓｅｃや２０μｓｅｃ程度の時間）に亘ってフローセル２２の撮像範囲２４内に流れる撮像対象の各部の像（信号光）がカメラ６０のイメージセンサ６２の同一画素に入力されるように撮像対象の速度に応じて生成される。【００４９】
パルス生成装置３７６は、波形生成器３９０からの参照信号に基づいて到達タイミングが所定時間（１０μｓｅｃや２０μｓｅｃ程度の時間）の中央のタイミングとなるようにレーザ照射用パルスを生成してレーザ照射装置３０のドライバ３２に送信する。また、パルス発生装置３７６は、参照信号に基づいてローリングシャッターモードによりイメージセンサ６２の全ての画素が露光状態となった以降にレーザ照射用パルスの立ち上がりのタイミングとなるように立ち上がり、レーザ照射用パルスの立ち下がりのタイミング以降に立ち下がるシャッター開成用パルスを生成してカメラ６０のドライバ６６に送信する。【００５０】
図１６、第３実施例のフローサイトメーター３２０における参照信号やドライバ駆動信号とレーザ照射装置３０からのレーザ照射やカメラ６０のシャッター６４の開閉などとの時間変化の様子を示す説明図である。図１６は上から順に、波形生成器３９０からパルス生成装置３７６に送信される参照信号（パルス）、波形生成器３９０からドライバ３５１に送信されるドライバ駆動信号、パルス発生装置２７６によるレーザ照射用パルスの出力、レーザ照射装置３０によるレーザ照射、パルス発生装置２７６によるシャッター開成用パルスの出力、カメラ６０のシャッター６４の開閉、カメラ６０のイメージセンサ６２のデータのＰＣ６８へのデータ転送、カメラ６０をローリングシャッターモードとした場合のイメージセンサ６２の状態（露光状態とレーザ照射とデータ転送）、の時間変化を示している。この図１６の例では、時間Ｔ１１（時間Ｔ２１）に参照信号が送信されると、到達タイミングが所定時間に中央となるように時間Ｔ１３（時間Ｔ２３）に立ち上がり所定時間経過後に立ち下がるレーザ照射用パルスが生成されると共に、イメージセンサ６２の全ての画素が露光状態となった以降にレーザ照射用パルスの立ち上がりのタイミングとなるように時間Ｔ１２（時間Ｔ２２）で立ち上がると共にレーザ照射用パルスの立ち下がりのタイミング以降の時間Ｔ１４（時間Ｔ２４）に立ち下がるシャッター開成用パルスが生成される。シャッター開成用パルスが立ち上がる時間Ｔ１２（時間Ｔ２２）でカメラ６０のシャッター６４が開成され、シャッター開成用パルスが立ち下がる時間Ｔ１４（時間Ｔ２４）でカメラ６０のシャッター６４が閉成される。カメラ６０はローリングシャッターモードが設定されているから、シャッター６４が開成されると、イメージセンサ６２の中心行から端部行に向けて順次露光状態となり、シャッター６４が閉成されると、イメージセンサ６２の中心行から端部行に向けて順次露光状態を終了してデータ転送する。イメージセンサ６２の全ての画素が露光状態となった以降の時間Ｔ１３（時間Ｔ２３）にレーザ光が照射され、それから所定時間経過後にレーザ光の照射が停止される。なお、ドライバ駆動信号の傾きは撮像対象の速度に応じたものとなるから、２番目の撮像対象の速度は１番目の撮像対象より遅く、３番目の撮像対象の速度は１番目の撮像対象より速いことが解る。このように、撮像対象の速度に応じたドライバ駆動信号を生成することにより、所定時間の露光を行なっても、ボケを抑制することができ、極短時間の露光の場合に比してより鮮明な画像を得ることができる。【００５１】
以上説明した第３実施例のフローサイトメーター３２０では、速度検知部３８０により撮像対象の速度と撮像対象が撮像範囲２４の中央に到達する到達タイミングとを検知し、この撮像対象の速度と到達タイミングとに基づいて、ガルバノスキャナ３５０のミラー面が４５度となるタイミングを中心とする所定時間（１０μｓｅｃや２０μｓｅｃ程度の時間）に亘ってフローセル２２の撮像範囲２４内に流れる撮像対象の各部の像（信号光）がカメラ６０のイメージセンサ６２の同一画素に入力されるようにドライバ駆動信号を生成してガルバノスキャナ３５０を駆動すると共に、カメラ６０のシャッター６４の開閉とレーザ照射とを行なう。これにより、撮像対象の速度が異なっても、各撮像対象に対して所定時間の露光を行なってより鮮明な画像を得ることができる。【００５２】
第３実施例のフローサイトメーター３２０では、波形生成器３９０からの参照信号に基づいてガルバノスキャナ３５０のミラー面が４５度となるタイミングが所定時間の中央のタイミングとなるようにレーザ照射用パルスを生成してレーザ照射を行なうと共に、イメージセンサ６２の全ての画素が露光状態となった以降にレーザ照射用パルスの立ち上がりのタイミングとなるように立ち上がると共にレーザ照射用パルスの立ち下がりのタイミング以降に立ち下がるシャッター開成用パルスを生成してカメラ６０のシャッター６４を開閉した。しかし、波形生成器３９０からの参照信号をレーザ照射装置３０のドライバ３２とカメラ６０のドライバ６６に直接入力するものとしてもよい。この場合、レーザ照射装置３０のドライバ３２には、参照信号に基づいてガルバノスキャナ３５０のミラー面が４５度となるタイミングが所定時間の中央のタイミングとなるように所定時間のレーザ照射を行なうようにプログラミングしておき、カメラ６０のドライバ６６には、参照信号に基づいてイメージセンサ６２の全ての画素が露光状態となった以降にレーザ照射が開始されるタイミングとなるようにシャッター６４を開成し、レーザ照射が終了した以降にシャッター６４を閉成し、このシャッター６４を閉成するタイミングからイメージセンサ６２のデータをＰＣ６８に転送するようにプログラミングしておけばよい。【００５３】
第３実施例のフローサイトメーター３２０では、カメラ６０をローリングシャッターモードに設定したが、カメラ６０をグローバルシャッターモードに設定するものとしてもよい。この場合、イメージセンサ６２の全ての画素はシャッター６４の開成と同時に露光状態となるから、レーザ照射装置３０によるレーザ照射のタイミングはシャッター６４を開成するタイミング以降であればいつでも構わない。また、カメラ６０をグローバルリセットモードに設定するものとしてもよい。【００５４】
第３実施例のフローサイトメーター３２０では、速度検知部３８０により撮像対象の速度と到達タイミングとを検知し、この撮像対象の速度と到達タイミングとに基づいてガルバノスキャナ３５０を駆動すると共にシャッター６４の開閉やレーザ照射を行なったが、図１７の変形例に示すように、速度検知部３８０と同様の構成からなる対象検知部４８０による撮像対象の検知（撮像対象の速度と到達タイミング）に基づいて撮像対象のみにレーザ照射するものとしてもよい。この場合、レーザ照射装置４３０は、レーザ光源４３１と、このレーザ光源４３１のレーザ照射を制御するドライバ４３２と、レーザ光源４３１からのレーザ光を分岐して撮像範囲２４内の撮像対象にのみにレーザ光を照射するレーザ分岐部４３４と、を備えるように構成し、図１４の速度検知部３８０と同様の構成の対象検知部４８０からの撮像対象の検知（撮像対象の速度と到達タイミング）をレーザ分岐部４３４に入力すればよい。ここで、レーザ分岐部４３４は、周知の音響光学ディフレクタを用いて構成することができ、対象検知部４８０からの撮像対象の検知（撮像対象の速度と到達タイミング）に基づいてレーザ照射時における撮像範囲２４内の撮像対象の数だけレーザ光源４３１からのレーザ光を分岐すると共に撮像範囲２４内の撮像対象にのみ分岐したレーザ光が照射されるように各レーザ光の照射方向（照射ポイント）を調整する。この変形例では、レーザ光を撮像対象のみに照射することができるから、撮像対象以外にもレーザ光を照射したときに比して撮像対象以外の部分（バックグラウンド）の信号による画質の低下を抑制することができる。【００５５】
第３実施例のフローサイトメーター３２０では、速度検知部３８０により撮像対象の速度と到達タイミングとを検知し、この撮像対象の速度と到達タイミングとに基づいてガルバノスキャナ３５０を駆動すると共にシャッター６４の開閉やレーザ照射を行なうものとした。しかし、速度検知部３８０を備えず、カメラ６０の作動タイミング（例えばデータ転送を終了したタイミング）でガルバノスキャナ３５０を駆動するスキャナ駆動用パルスとレーザ照射用パルスとを生成し、生成したスキャナ駆動用パルスに基づいてドライバ３５１によりガルバノスキャナ３５０を駆動すると共にレーザ照射用パルスに基づいてレーザ照射を行なうものとしてもよい。この場合、カメラ６０のシャッター６４の開閉タイミングはカメラ６０の作動タイミング（例えばデータ転送を終了したタイミング）に基づいて行なえばよい。例えば、カメラ６０については、シャッター６４を開成し、シャッター６４を開成したタイミングからイメージセンサ６２の全ての画素が露光状態となって所定時間経過したタイミングでシャッター６４を閉成し、シャッター６４を閉成したタイミングでデータ転送を開始し、データ転送が終了したタイミングでシャッターを再び開成する動作を繰り返すように制御し、このカメラ６０のいずれかのタイミングに基づいてイメージセンサ６２の全ての画素が露光状態となったときに立ち上がると共にその後所定時間経過後に立ち下がるようにレーザ照射用パルスを生成し、レーザパルス照射用パルスの中央でガルバノスキャナ３５０が４５度となるようにスキャナ駆動用パルスを生成すればよい。また、速度検知部３８０を備えず、適当なタイミングでガルバノスキャナ３５０を駆動するスキャナ駆動用パルスとレーザ照射用パルスとシャッター開成用パルスを生成し、生成したスキャナ駆動用パルスに基づいてドライバ３５１によりガルバノスキャナ３５０を駆動すると共にレーザ照射用パルスに基づいてレーザ照射を行ない、シャッター開成用パルスに基づいてカメラ６０のシャッター６４を開閉するものとしてもよい。この場合、例えば、フローセル２２の流速に基づいて撮像範囲２４分だけ流れるタイミングで参照パルスを生成し、参照パルスに基づいてカメラ６０のシャッター６４を開成し、シャッター６４を開成したタイミングからイメージセンサ６２の全ての画素が露光状態となって所定時間経過したタイミングでシャッター６４を閉成し、シャッター６４を閉成したタイミングでデータ転送を開始するようにシャッター開成用パルスを生成し、イメージセンサ６２の全ての画素が露光状態となったときに立ち上がると共にその後所定時間経過後に立ち下がるようにレーザ照射用パルスを生成し、レーザパルス照射用パルスの中央でガルバノスキャナ３５０が４５度となるようにスキャナ駆動用パルスを生成すればよい。【００５６】
上述の各実施例やその変形例のフローサイトメーター２０，２２０，３２０，４２０では、結像光学系４４，２４４，３４４の後段には調整レンズ５６だけを介して信号光をカメラ６０に導くものとした。しかし、図１８の変形例に示すように、結像光学系４４，２４４，３４４の調整レンズ５４と調整レンズ５６との間に多色ミラーデバイス５８０を配置するものとしてもよい。多色ミラーデバイス５８０は、調整レンズ５４からの信号光を反射して調整レンズ５６に入力するように調整レンズ５４と調整レンズ５６との間に配置されており、通常のミラー５８２と、このミラー５８２の設置角度と僅かに角度が異なるように設置され緑色の波長の光については反射するがそれ以外の波長の光については透過するダイクロイックミラー５８４と、を備える。このため、イメージセンサ６２には、ミラー５８２により反射された像と、ダイクロイックミラー５８４により反射された像とが、ミラ−５８２とダイクロイックミラー５８４の設置角度に応じた分だけズレて露光される。この変形例では、フローセル２２に流れる撮像対象に対して緑色以外の色を呈するマーカーと緑色を呈するマーカーとを用いると共に、フローセル２２に流れる撮像対象の流れ方向に対する垂直方向の長さより若干長い距離だけイメージセンサ６２上でフローセル２２の流れ方向に対する垂直方向にズレるようにダイクロイックミラー５８４の角度を調整すれば、イメージセンサ６２には緑色以外の色を呈するマーカーによる像が通常位置に露光され、緑色を呈するマーカーによる像が通常位置からフローセル２２の流れ方向に対する垂直方向にズレた位置に露光される。また、フローセル２２に流れる撮像対象の流れ方向に撮像対象の長さより若干長い距離だけイメージセンサ６２上でフローセル２２の流れ方向にズレるようにダイクロイックミラー５８４の角度を調整すれば、イメージセンサ６２には、緑色以外の色を呈するマーカーによる像が通常位置に露光され、緑色を呈するマーカーによる像が通常位置からフローセル２２の流れ方向に対する垂直方向にズレた位置に露光される。この結果、フレームレートを下げることなく、２つの画像を得ることができる。なお、多色ミラーデバイス５８０として１枚のミラー５８２と１枚のダイクロイックミラー５８４とを備えるものだけでなく、１枚のミラーと複数枚のダイクロイックミラーとを備えるものとしてもよいし、ミラーを備えずに複数枚のダイクロイックミラーのみを備えるものとしてもよい。これらの場合、複数枚のダイクロイックミラーは、それぞれ異なる波長の光を反射するものを用い、それぞれ異なる角度となるように設置すればよい。こうすれば、イメージセンサ６２上にダイクロイックミラーの枚数個の像をそれぞれズレた位置に露光することができる。【００５７】
図１９は、図１８の変形例に示すように、結像光学系４４，２４４，３４４の調整レンズ５４と調整レンズ５６との間に多色ミラーデバイス５８０を配置してフローセル２２に流したミドリムシを撮像することにより得られる２つの画像（ＢＯＤＩＰＹ蛍光画像とクロロフィル自家蛍光画像）である。図中、左側の図１９（ａ）がＢＯＤＩＰＹ蛍光画像であり、右側の図１９（ｂ）がクロロフィル自家蛍光画像である。ＢＯＤＩＰＹ蛍光画像およびクロロフィル自家蛍光画像の同一行同一列の画像は同一のミドリムシであり、ｎ行ｍ列の画像を（ｎ，ｍ）の画像とすると、フローセル２２に流れたミドリムシは、（１，１）、（１，２）…（１，５）、（２，１）、（２，２）…（２，５）、（３，１）…の順となる。このように、多色ミラーデバイス５８０を用いることにより、２つの鮮明な画像（ＢＯＤＩＰＹ蛍光画像とクロロフィル自家蛍光画像）を得ることができる。【００５８】
図２０は、通常のミドリムシと窒素欠乏状態のミドリムシのＢＯＤＩＰＹ蛍光の細胞内密度とクロロフィル自家蛍光の細胞内密度の分布を示すグラフである。図中、破線による縦長の楕円で示したバツ印が通常のミドリムシであり、破線による横長の楕円で示した丸印が窒素欠乏状態のミドリムシである。グラフに示すように、通常のミドリムシと窒素欠乏状態のミドリムシは、ＢＯＤＩＰＹ蛍光の細胞内密度とクロロフィル自家蛍光の細胞内密度の分布が異なるため、未知のミドリムシを撮像してＢＯＤＩＰＹ蛍光の細胞内密度とクロロフィル自家蛍光の細胞内密度とを計測することにより、通常のミドリムシと窒素欠乏状態のミドリムシを識別することができる。
【実施例４】
【００５９】
図２１は、本発明の第４実施例のフローサイトメーター６２０の構成の概略を示す構成図である。第４実施例のフローサイトメーター６２０は、図１と図２１とを比較すると解るように、レーザ照射装置６３０がビームスキャナ６３４を有する点を除いて第１実施例のフローサイトメーター２０と同一の構成をしている。そこで、重複する説明を回避するため、第４実施例のフローサイトメーター６２０の構成のうち第１実施例のフローサイトメーター２０の構成と同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。【００６０】
第４実施例のフローサイトメーター６２０のレーザ照射装置６３０は、レーザ光を集光して集光レーザ光６３６として走査可能に照射するビームスキャナ６３４と、レーザ光の照射とビームスキャナ６３４を駆動するドライバ６３２を備える。ドライバ６３２は、パルス信号の入力により作動し、パルス信号の立ち上がりによりレーザ光の照射を開始すると共に、図２２に示すように集光レーザ光６３６が照射レンズ４１を介して撮像範囲２４内をフローセル２４の流れとは逆方向に走査するようにビームスキャナ６３４を制御する。集光レーザ光６３６は短い露光時間で十分な画像輝度を得ることができるから、デスキャンが不完全な場合にも、より鮮明な画像を得ることができる。同様の効果は、集光レーザ光６３６が撮像範囲２４の内部を局所的に照射し、ビームスキャナで６３４によってカメラの露光時間中に撮像範囲２４の一部または全体を走査されるようになっていれば得られる。また、集光レーザ光６３６によってフローセル２４の流れとは逆方向に走査することにより、蛍光などの結像に寄与する光が結像レンズ４６、結像レンズ４８、調整レンズ４８、調整レンズ５２の中心に近い場所を通過するため、撮像範囲（カメラの視野）の周辺においてこれらのレンズにより生じる歪曲収差の影響を低減することができ、より長いデスキャン時間を確保することができる。【００６１】
以上説明した第４実施例のフローサイトメーター６２０では、レーザ光を集光した集光レーザ光６３６によって撮像範囲２４内をフローセル２４の流れとは逆方向に走査することにより、デスキャンが不完全な場合にも、より鮮明な画像を得ることができる。また、撮像範囲（カメラの視野）の周辺で生じる歪曲収差の影響を低減することがで、より長いデスキャン時間を確保することができる。【００６２】
第４実施例のフローサイトメーター６２０では、第１実施例のフローサイトメーター２０と同様に、ポリゴンスキャナ５０や、ポリゴンスキャナ５０の対向するミラーの位置検出用のレーザ光照射器７２およびレーザ光検出器７４を備えるものとしたが、図１１に示す第２実施例のフローサイトメーター２２０と同様に、レーザ光照射器７２およびレーザ光検出器７４を備えず、ポリゴンスキャナ５０に代えて共鳴ガルバノスキャナ２５０およびそのドライバ２５１を備えると共に、レーザ光検出器７４からの信号に基づいてパルスを生成するパルス発生装置７６に代えて共鳴ガルバノスキャナ２５０のドライバ２５１からの参照信号に基づいてパルスを生成するパルス発生装置２７６を備えるものとしてもよい。また、図１３に例示する第３実施例のフローサイトメーター３２０と同様に、フローセル２２に撮像対象の速度を検知する速度検知部３８０および波形生成器３９０を備えると共に、レーザ光検出器７４からの信号に基づいてパルスを生成するパルス発生装置７６に代えて波形生成器３９０からの参照信号に基づいてパルスを生成するパルス発生装置３７６を備えるものとしてもよい。【００６３】
第４実施例のフローサイトメーター６２０でも、カメラ６０をローリングシャッターモードに設定することができるが、カメラ６０をグローバルシャッターモードに設定したり、グローバルリセットモードに設定するものとしてもよい。【００６４】
第１〜第４実施例のフローサイトメーター２０，２２０，３２０，６２０およびその変形例では、基本的にレーザ照射装置３０からレーザ光を照射レンズ４１を介してフローセル２２に照射し、フローセル２２の照射レンズ４１と反対側の配置された対物レンズ４２により信号光（透過光や反射光，散乱光、蛍光などの光）を入力するものとしたが、対物レンズ４２と結像光学系４４との間にハーフミラーを備え、ハーフミラーと対物レンズ４２を介してレーザ照射装置３０からレーザ光をフローセル２２に照射するものとしたり、対物レンズ４２の側方からレーザ照射装置３０からのレーザ光をフローセル２２に照射するものとしてもよい。
【実施例５】
【００６５】
図２３は、本発明の第５実施例のフローサイトメーター７２０の構成の概略を示す構成図である。第５実施例のフローサイトメーター７２０は、撮像対象が図２３中矢印方向に一様流れで流れるフローセル７２２と、レーザ光を照射するレーザ照射装置７３０と、カメラ７６０と、レーザ照射装置７３０から照射されたレーザ光をフローセル７２２における撮像範囲７２４に導くと共にフローセル７２２における撮像範囲７２４からの信号光をカメラ７６０に導く光学系７４０と、撮像タイミングを調整するタイミング調整装置７７０と、を備える。第５実施例のフローサイトメーター７２０が備えるカメラ７６０やＰＣ７６８、タイミング調整装置７７０は、第１実施例のフローサイトメーター２０が備えるカメラ６０やＰＣ６８、タイミング調整装置７０と同一の構成をしている。したがって、重複する説明を回避するために、カメラ７６０やＰＣ７６８、タイミング調整装置７７０の詳細な説明は省略する。【００６６】
レーザ照射装置７３０は、平行なレーザ光を照射する周知のレーザ照射装置として構成されており、レーザ光を集光して集光レーザ光７３６として走査可能に照射するビームスキャナ７３４と、レーザ光の照射とビームスキャナ７３４を駆動するドライバ７３２を備える。【００６７】
光学系７４０は、レーザ照射装置７３０から照射されてビームスキャナ７３４で集光され走査された集光レーザ光７３６をフローセル７２２における撮像範囲７２４に導く照射レンズ７４１と、フローセル２２の撮像範囲２４からの信号光（透過光や反射光，散乱光、蛍光などの光）を入力する対物レンズ７４２と、対物レンズ７４２からの信号光を反射するポリゴンスキャナ７５０と、を備える。ポリゴンスキャナ７５０は、第１実施例のポリゴンスキャナ５０と同様に、各側面にミラーが形成された正多角形柱形状に形成されており、正多角形柱の中心軸を回転軸として回転している。【００６８】
第５実施例でも、第１実施例と同様に、ポリゴンスキャナ７５０の対物レンズ７４２に対する角度が４５度のときに、レーザ照射装置７３０からビームスキャナ７３４を介して撮像範囲７２４の中央に照射された集光レーザ光７３６がポリゴンスキャナ７５０の対向するミラーに反射されてカメラ７６０のイメージセンサ７６２の中心の画素に入力されるようにレーザ照射装置７３０とポリゴンスキャナ７５０とカメラ７６０とが配置されている。また、第５実施例でも、第１実施例と同様に、ポリゴンスキャナ７５０の回転速度とフローセル７２２の流速は、ポリゴンスキャナ７５０の対向するミラーの角度が４５度となるタイミングを中心とする所定時間（１０μｓｅｃや２０μｓｅｃなどの時間）に亘って、フローセル７２２の撮像範囲７２４の中心の像がカメラ７６０のイメージセンサ７６２の中心画素（同一画素）に入力されるように調整されている。さらに、第５実施例でも、第１実施例と同様に、ポリゴンスキャナ７５０の対向するミラーの角度が４５度に至ってからポリゴンスキャナ７５０の回転によって次に対向するミラーの角度が４５度となるまでに要する時間がフローセル７２２の流れにより撮像対象が撮像範囲７２４分だけ流れるのに要する時間以下となるようにフローセル７２２の流速とポリゴンスキャナ７５０の正多角形柱における角数とが調整されている。【００６９】
レーザ照射装置７３０のドライバ７３２は、タイミング調整装置７７０からのパルス信号の入力により作動し、パルス信号の立ち上がりによりレーザ光の照射を開始すると共に、図２２に示すように集光レーザ光７３６が照射レンズ７４１を介して撮像範囲７２４内をフローセル７２４の流れとは逆方向に走査するようにビームスキャナ７３４を制御する。集光レーザ光７３６は短い露光時間で十分な画像輝度を得ることができるから、デスキャンが不完全な場合にも、より鮮明な画像を得ることができる。また、集光レーザ光７３６によってフローセル７２４の流れとは逆方向に走査することにより、撮像範囲（カメラの視野）の周辺で生じる歪曲収差の影響を低減することができ、より長いデスキャン時間を確保することができる。【００７０】
第５実施例のフローサイトメーター７２０では、レーザ照射の時間内にフローセル７２２の流れと逆向きに撮像範囲７２４を集光レーザ光７３６で走査するだけで、図２に示す第１実施例の場合と同様に、レーザ光検出器７７４によるレーザ光の検出、パルス発生装置７７６によるレーザ照射用パルスの出力、レーザ照射装置７３０によるレーザ照射、パルス発生装置７７６によるシャッター開成用パルスの出力、カメラ７６０のシャッター７６４の開閉、カメラ７６０のイメージセンサ７６２のデータのＰＣ７６８へのデータ転送などが行なわれる。【００７１】
以上説明した第５実施例のフローサイトメーター７２０では、レーザ光検出器７７４によりレーザ光を検出したタイミングでカメラ７６０のシャッター７６４を開成し、イメージセンサ７６２の全ての画素が露光状態となっているときに所定時間（１０μｓｅｃや２０μｓｅｃ程度の時間）に亘ってレーザ照射装置７３０からビームスキャナ７３４を介して集光レーザ光により撮像範囲７２４をフローセル７２２の流れに対して逆向きに走査する。そのとき、ポリゴンスキャナ７５０の対向するミラーが４５度となるタイミングを中心とする所定時間（１０μｓｅｃや２０μｓｅｃ程度の時間）に亘って、フローセル７２２の撮像範囲７２４内に流れる撮像対象の各部の像（信号光）がカメラ７６０のイメージセンサ７６２の同一画素に入力されるように、ポリゴンスキャナ７５０の回転速度とフローセル７２２の流速が調整される。このため、所定時間の露光を行なっても、撮像対象の移動によるブレを抑制することができ、極短時間の露光の場合に比してより鮮明な画像を得ることができる。集光レーザ光７３６は短い露光時間で十分な画像輝度を得ることができるから、デスキャンが不完全な場合にも、より鮮明な画像を得ることができる。また、集光レーザ光７３６によってフローセル７２４の流れとは逆方向に走査することにより、撮像範囲（カメラの視野）の周辺で生じる歪曲収差の影響を低減することができ、より長いデスキャン時間を確保することができる。また、ポリゴンスキャナ７５０の対向するミラーの角度が４５度に至ってからポリゴンスキャナ７５０の回転によって次に対向するミラーの角度が４５度となるまでに要する時間がフローセル７２２の流れにより撮像対象が撮像範囲７２４分だけ流れるのに要する時間以下となるようにフローセル７２２の流速とポリゴンスキャナ７５０の正多角形柱における角数とが調整されているから、フローセル７２２に流れる撮像対象をくまなく撮像することができる。これらの結果、フローセル７２２における流速を速くし、短時間により多くの撮像対象をより鮮明に撮像することができる。【００７２】
第５実施例のフローサイトメーター７２０でも、図１１に示す第２実施例のフローサイトメーター２２０と同様に、レーザ光照射器７７２およびレーザ光検出器７７４を備えず、ポリゴンスキャナ７５０に代えて共鳴ガルバノスキャナ２５０およびそのドライバ２５１を備えると共に、レーザ光検出器７７４からの信号に基づいてパルスを生成するパルス発生装置７７６に代えて共鳴ガルバノスキャナ２５０のドライバ２５１からの参照信号に基づいてパルスを生成するパルス発生装置２７６を備えるものとしてもよい。また、図１３に例示する第３実施例のフローサイトメーター３２０と同様に、フローセル７２２に撮像対象の速度を検知する速度検知部３８０および波形生成器３９０を備えると共に、レーザ光検出器７７４からの信号に基づいてパルスを生成するパルス発生装置７７６に代えて波形生成器３９０からの参照信号に基づいてパルスを生成するパルス発生装置３７６を備えるものとしてもよい。【００７３】
第５実施例のフローサイトメーター７２０でも、カメラ７６０をローリングシャッターモードに設定することができるが、カメラ７６０をグローバルシャッターモードに設定したり、グローバルリセットモードに設定するものとしてもよい。【００７４】
この第５実施例のフローサイトメーター７２０は、基本的には、撮像対象を流すフローセルと、レーザ光を照射するレーザ光照射器と、Ｎ×Ｍ画素のイメージセンサを内蔵するカメラと、前記レーザ光照射器からのレーザ光を前記フローセルにおける撮像範囲に導くと共に前記フローセルにおける前記撮像範囲からの透過光，反射光，散乱光などの信号光を前記カメラに導く光学系と、を備えるフローサイトメーターであって、前記光学系は、前記信号光を鏡面反射する少なくとも１つのミラーを有し、少なくとも所定タイミングから所定時間に亘って前記信号光による像の各部が前記イメージセンサの同一画素に導かれるように前記フローセルにおける流れに連動して回転駆動するミラーデバイスを有し、前記レーザ光照射器は、前記レーザ光を集光してなる集光レーザ光により前記撮像範囲を走査するように構成されており、更に、前記所定タイミングを設定する所定タイミング設定装置と、前記所定タイミング設定装置によって設定された前記所定タイミングに伴って前記所定時間以上の時間に亘ってシャッターを開くと共にその後に前記イメージセンサのデータを記憶装置に転送するように前記カメラを制御するカメラ制御装置と、前記カメラがシャッターを開いている最中に前記集光レーザ光により前記撮像範囲が前記フローセルの流れに対して逆方向に走査するように前記レーザ光照射器を制御するレーザ光照射制御装置と、を備えるフローサイトメーターということができる。【００７５】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、フローサイトメーターの製造産業などに利用可能である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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