粒子分析裝置及粒子分析裝置用光學系統和透鏡的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種粒子分析裝置，包括：供含有粒子的試樣流動的流動室、將來自光源的光照射到所述流動室的流路的照射光學系統、以及接受來自流路的光的受光光學系統，其中受光光學系統具有：至少包括一個用于聚集來自流經流路的粒子的前向散射光的聚光透鏡的聚光透鏡系統、用于接受由聚光透鏡系統聚集的前向散射光的受光部件、以及配置于聚光透鏡系統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，至少一個聚光透鏡具有非球面的透鏡面，在聚光透鏡系統中，通過包括光軸在內的中央區域的前向散射光的焦距比通過中央區域外側的外圍區域的前向散射光的焦距長。本發明提供還提供一種粒子分析裝置用光學系統和透鏡。
【專利說明】粒子分析裝置及粒子分析裝置用光學系統和透鏡
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光照含有粒子的液流并對粒子進行分析的粒子分析裝置、用于該粒子分析裝置的光學系統、以及在粒子分析裝置中將粒子發出的光聚集于受光部件的透鏡。
【背景技術】
[0002]運用光學式流式細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流動室，用光源發出的光照射其流路。然后用受光光學系統檢測各粒子發出的光，根據檢測到的光對粒子進行分類和計數。
[0003]從光源向流動室照射光后，光會因為流經流動室的粒子而散射。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器的受光面。這種前向散射光用于檢測粒子的大小和形態信息等特征量。
[0004]要用光檢測器檢測出前向散射光就需要除去透過了流動室的光源的直射光。為此，受光光學系統中要配置用于遮擋直射光的光束制止器(beam stopper)。在日本專利申請公報N0.H02-304332中，光束制止器配置在聚光透鏡與光檢測器之間的光路中。
[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。
【發明內容】
[0006]本發明的范圍僅由后附權利要求所定，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的流動室；將來自所述光源的光照射到所述流動室的流路的照射光學系統；及接受來自所述流路的光的受光光學系統；其中，所述受光光學系統包括:聚光透鏡系統，包括至少一個用于聚集來自流經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，所述至少一個聚光透鏡具有非球面的透鏡面，在所述聚光透鏡系統中，通過包括光軸在內的中央區域的前向散射光的焦距比通過所述中央區域外側的外圍區域的前向散射光的焦距長；
(2)根據(I)所述的粒子分析裝置，其特征在于:所述聚光透鏡系統將通過所述外圍區域的所述前向散射光會聚于一定的焦點位置，將通過所述中央區域的所述前向散射光轉換為平行光或擴散光；
(3)根據(I)所述的粒子分析裝置，其特征在于:所述聚光透鏡系統中央部分的焦距比外圍部分的焦距長，所述聚光透鏡系統是一個具有非球面透鏡面的聚光透鏡；
(4)根據(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域中越向外側曲率越大，且在所述中央區域中的曲率小于所述外圍區域；
(5)根據(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的光軸起到一定距離為止的區域內的曲率基本是一定的；
(6)根據(I)所述的粒子分析裝置，其特征在于:所述至少一個聚光透鏡是塑料透鏡；
(7)—種粒子分析裝置用光學系統，其具有:將來自光源的光照射到含有粒子的試樣流經的流動室的流路的照射系統；接受來自所述流動室的光的受光系統；其中，所述受光系統具有:聚光透鏡系統，包括至少一個用于聚集來自流經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，所述至少一個聚光透鏡具有非球面的透鏡面，在所述聚光透鏡系統中，通過包括光軸在內的中央區域的前向散射光的焦距比通過中央區域外側的外圍區域的前向散射光的焦距長；
(8)根據(7)所述的粒子分析裝置用光學系統，其特征在于:所述聚光透鏡系統將通過所述外圍區域的所述前向散射光會聚于一定的焦點位置，將通過所述中央區域的所述前向散射光轉換為平行光或擴散光；
(9)根據(7)所述的粒子分析裝置用光學系統，其特征在于:所述聚光透鏡系統的中央部分的焦距比外圍部分的焦距長，所述聚光透鏡系統是一個具有非球面的透鏡面的聚光透鏡;
(10)根據(7)所述的粒子分析裝置用光學系統，其特征在于:所述非球面的透鏡面在所述外圍區域越向外側曲率越大，且在所述中央區域的曲率小于所述外圍區域；
(11)根據(10)所述的粒子分析裝置用光學系統，其特征在于:所述非球面的透鏡面在從所述聚光透鏡系統的光軸起到一定距離為止的區域內的曲率基本是一定的；
(12)根據(7)所述的粒子分析裝置用光學系統，其特征在于:所述至少一個聚光透鏡是塑料透鏡；
(13)—種通過光照流動室的流路來將流經所述流路的粒子產生的前向散射光聚集于光檢測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；
(14)根據(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(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域內的曲率基本是一定的；
(16)根據(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成。
[0008]在上述(I)的結構中，使聚光透鏡系統中通過包括光軸在內的中央區域的前向散射光的焦距比通過中央區域外側的外圍區域的前向散射光的焦距長，與聚光透鏡系統中通過中央區域的前向散射光的焦距與通過外圍區域的前向散射光的焦距一致的情況相比，本結構中，通過聚光透鏡系統光軸附近后的光線(前向散射光)的行進方向偏離光軸。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)的結構中，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)的結構中，用一個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)的結構能夠降低聚光透鏡的生產成本。
[0012]在上述(7)的結構中，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為實施方式中的血細胞分析裝置的外觀斜視圖；
圖2為實施方式中的測定單元的結構示意圖；
圖3為實施方式中的光學檢測器的平面結構示意圖；
圖4為實施方式中的前向聚光透鏡的結構圖；
圖5為實施例中的光照光學系統與前向散射光受光光學系統的結構圖；
圖6為實施例中的前向聚光透鏡的入射面與射出面的曲率圖；
圖7為實施例中的前向散射光受光光學系統的受光狀態圖；
圖8為比較例中的光照光學系統與前向散射光受光光學系統的結構圖；
圖9為比較例中的前向聚光透鏡的聚光狀態與射出面曲率的示圖；
圖10為實施例和比較例中的前向聚光透鏡的后焦距(back focus)和使用實施例中的前向聚光透鏡時的遮光角的示圖；
圖11為使用比較例和實施例中的前向聚光透鏡時光束制止器的前向散射光遮光狀態示圖；
圖12為變更例中的前向散射光受光光學系統的受光狀態圖。
[0014]優選實施方式
下面參照附圖就本發明的優選實施方式進行具體說明。
[0015]本實施方式中，將本發明用于對血液進行相關檢查和分析的血細胞分析裝置及其光照光學系統中。下面參照附圖就本實施方式中的血細胞分析裝置進行說明。
[0016]圖1為本實施方式中的血細胞分析裝置I的外觀斜視圖。
[0017]血細胞分析裝置I是一種檢測血液樣本中所含有的白細胞、紅細胞和血小板等，并對各種血細胞進行計數的多項目血細胞分析裝置。血細胞分析裝置I具有測定單元2、配置在測定單元2前面的運送單元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。多個樣本容器T由樣本架L支撐，此樣本架L由運送單元3運送，血液樣本供應給測定單元2。
[0018]信息處理單元4具有顯示部件41和輸入部件42，且與測定單元2、運送單元3及主計算機5 (參照圖2)進行了可通信連接。信息處理單元4控制測定單元2和運送單元3的運行，根據測定單元2的測定結果進行分析，將分析結果傳送至主計算機5 (參照圖2)。信息處理單元4由個人計算機構成。
[0019]圖2為測定單元2的結構示意圖。
[0020]測定單元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定用測定試樣。檢測部件26有光學檢測器D，且從測定試樣檢測出血細胞。測定單元2的各部件受信息處理單元4的控制。
[0021 ] 被運送單元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，由此攪拌樣本容器T內的樣本。攪拌結束后的樣本容器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運送至位置P2。
[0022]樣本容器T置于位置P2后，設置在位置P2附近的條形碼單元23從貼在樣本容器T上的條形碼標簽讀取樣本號。然后，此樣本容器T由樣本容器放置部件22運送至位置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。樣本吸移作業完成后，此樣本容器T由樣本容器放置部件22向前方運送，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內混合血液樣本和試劑，并用加熱器H加熱此混合液一定時間，制備測定試樣。試樣制備部件25制備的測定試樣供應到檢測部件26的光學檢測器D。
[0024]檢測部件26通過管子連接著裝鞘液(稀釋液)的試劑容器253。檢測部件26還連接著壓縮器(無圖示)，且能夠利用該壓縮器產生的壓力從試劑容器253獲取鞘液(稀釋液)。
[0025]圖3 (a)為光學檢測器D的結構示意圖。為方便起見，圖3 (a)標出了相互垂直交叉的XYZ坐標軸。X軸方向為紙面上下方向、Z軸方向為紙面左右方向。圖3 (b)為流動室Dl的結構不意圖。圖3 (c)為光束制止器S的結構不意圖。
[0026]參照圖3 Ca),光學檢測器D具有流動室D1、鞘流系統D2、光照光學系統D3、前向散射光受光光學系統D4、側向散射光受光光學系統D5、熒光受光光學系統D6。
[0027]鞘流系統D2將處于被鞘液包被的狀態下的測定試樣送入流動室D1，在流動室Dl內產生液流。如圖3 (b)所示，流動室Dl有朝著細孔部件D13向上方噴射測定試樣的試樣吸嘴D11、鞘液供應口 D12、廢液口 D14。細孔部件D13內形成有供測定試樣流動的流路D15。
[0028]光照光學系統D3有半導體激光器101、準直透鏡102、光束整形透鏡103。
[0029]配置半導體激光器101時要使發光部件1la (參照圖5 Ca?的半導體層的疊層方向與X軸方向一致。因此，從半導體激光器101發出的激光的發散角在X軸方向最大,在Y軸方向最小。半導體激光器101向Z軸正方向射出一定波長(在本實施例中為642nm)的激光。從半導體激光器101射出的激光的中心軸(光軸)與由光照光學系統D3和前向散射光受光光學系統D4構成的光學系統的光軸O —致。
[0030]準直透鏡102將半導體激光器101射出的激光轉換成平行光。光束整形透鏡103聚集透過準直透鏡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軸方向會聚激光，并使其聚焦于流動室Dl的流路D15 (參照圖3 (b))的位置上，此外，在X軸方向使激光會聚，并使其聚焦于流路D15前面(Z軸負方向側)的位置上。因此，光束整形透鏡103在X軸方向會聚的光在從聚焦位置到達流路D15的位置處之前略微變寬。因此，如圖3 (b)所示，在X軸方向呈細長形狀的激光光束照射到流路D15。
[0031]前向散射光受光光學系統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度相應的電信號(前向散射光信號)。
[0032]照射到流動室Dl的激光中，未被粒子(血細胞等)散射的、透過了流動室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會聚激光，且使得X軸方向的激光的焦點位置比Y軸方向上的激光的焦點位置靠前(Z軸負方向側)。因此，直射光被前向聚光透鏡201聚集，且使得X軸方向的焦點位置比Y軸方向上的焦點位置靠前(Z軸負方向側)。配置光束制止器S時要使得入射面位于直射光的X軸方向的焦點位置。因此，如圖3(c)所示，直射光以Y軸方向較長的光束狀照射到遮光部件S3上。
[0033]來自流動室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最好設為盡可能小的數值。然而，遮光部件S3需要能夠確實遮擋直射光，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時會有一定的限度。通常，寬度Wl設定為直射光的X軸方向的寬度的10倍左右。
[0034]側向散射光受光光學系統D5具有側向聚光透鏡D51、分色鏡D52、光電二極管D53。從流動室Dl射向側面(X軸正方向)的散射光(側向散射光)被側向聚光透鏡D51聚集，在分色鏡D52經過反射后，由光電二極管D53接收。光電二極管D53輸出與收到的側向散射光強度相應的電信號(側向散射光信號)。
[0035]突光受光光學系統D6具有分光過濾器D61和雪崩光電二極管D62。從流動室Dl射向側面(X軸正方向)的熒光被側向聚光透鏡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度相應的電信號(熒光信號)。
[0036]返回圖2，光學檢測器D獲取的前向散射光信號、側向散射光信號和熒光信號傳送至信息處理單元4。信息處理單元4根據收到的這些信號進行分析。
[0037]在圖3 (a)所示光學系統中，前向聚光透鏡201將通過了中央部分的前向散射光轉換為略呈平行光的光，并會聚通過了外圍部分的前向散射光。更詳細地說，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域的前向散射光轉換為略呈平行光的光，并會聚通過這一區域外側的區域的前向散射光。針孔202的孔直徑設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值。
[0038]如此結構的前向聚光透鏡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構的前向聚光透鏡201的光學系統的具體結構例(實施例)，并說明其效果。
[0040](實施例)
圖4 (a)?(c)為前向聚光透鏡201的結構圖。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外側有平坦部件201d和傾斜部件201e。在本實施例中，前向聚光透鏡201由塑料材料制成。
[0042]圖5為本實施例中包括光照光學系統D3和前向散射光受光光學系統D4的一部分的光學系統的結構圖。
[0043]在本實施例中，為了調整激光對流動室Dl的照射位置，配置了透明的光路調整件104。光路調整件104有垂直于Z軸的入射面和射出面。使光路調整件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室Dl的照射位置向X軸方向或Y軸方向變化。此光路調整件104可以適當省略。
[0044]在圖5 (a)的圖示中，為方便說明，流動室Dl的流路D15平行于X軸方向，但實際上流動室Dl的流路D15與Y軸方向平行。此外，圖5還顯示了半導體激光器101的發光部件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的區域與下半部分所顯示的曲率的區域相互對應。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軸負方向的距離用負顯示。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)。圖6 (a)用正表示入射面rl的突出方向的曲率，圖6 (b)用負表示射出面r2的突出方向的曲率。因此，在圖6 (b)，負值的絕對值越大，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為聚光的對象一即前向散射光的入射區域(以下稱“聚光區域”)。在圖6 (b)，A21為射出面r2的有效直徑，A22為聚光的對象一即前向散射光的入射區域(以下稱“聚光區域”)。
[0047]參照圖6 (a)，入射面rl在光軸(中心)位置的曲率最大，在聚光區域A12，曲率隨著X軸方向的位置離光軸越來越遠而逐漸變小。入射面rl具有曲率隨X軸方向的位置離開光軸而單調變化的非球面形狀。
[0048]參照圖6(b)，射出面r2在光軸附近的曲率小，在聚光區域A22外圍部分的曲率增大。此外，射出面r2在光軸附近的區域A24處曲率無變化，當X軸方向的位置超過區域A24時，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多樣變化的非曲面形狀。
[0049]在本實施例中，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)設定為2.410 (mm)。前向聚光透鏡201比如由APEL5014DP (塑料)構成，其折射率為1.54。
[0050]在如此結構中，入射到圖6 (a)的聚光區域A12的前向散射光中，通過圖6 (b)的區域A23的前向散射光以平行光或擴散光的狀態從射出面r2射出。在此，區域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)。通過區域A23的界限的內側區域的前向散射光為比平行光略為擴散的擴散光。通過區域A23的界限的外側區域的前向散射光為會聚光。
[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時前向散射光相對于光電二極管203的受光面的照射狀態的示圖。
[0052]如圖7 (a)、(b)所示，在本實施例中，如上所述地設計了前向聚光透鏡201，因此，前向聚光透鏡201聚集的前向散射光不會會聚于一點，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的受光面上發生某種程度的發散的狀態照射到受光面。
[0053]在本實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。下面與比較例進行對比并說明本實施例的上述效果。
[0054]圖8為比較例中的光學系統的結構圖。
[0055]在比較例中，前向聚光透鏡201’為將前向散射光會聚于一點的非球面透鏡。
[0056]圖9 (a)為采用比較例中的前向聚光透鏡201’時的前向散射光的聚光狀態圖，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，關于縱軸所表示的曲率，負值的絕對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，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，通過光軸附近的前向散射光也會被會聚。
[0059]圖10 (a)、(b)為實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]參照圖10 (a)，本實施例中的前向聚光透鏡201的入射面rl和射出面r2具有上述結構，因此，在光軸附近行進的低角度光線(近軸光線)LI的后焦距Bfl比在最外圍附近行進的廣角的光線(邊緣光線)L2的后焦距Bf2長。與此相對，在比較例中的前向聚光透鏡201’中，在光軸附近行進的低角度的近軸光線L1、以及在最外圍附近行進的廣角的邊緣光線L2基本會聚于同一位置，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)為采用本實施例中的前向聚光透鏡201時通過光束制止器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被會聚，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，在本實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。根據本發明 申請人:的模擬實驗，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聚角度(相對于光軸O的傾斜角)為幾度左右。而在實施例的情況下，通過遮光部件S3的邊緣附近的光線的發散角度(相對于光軸O的傾斜角)為0.1度左右。
[0063]如此，使用本實施例中的前向聚光透鏡201時，通過光軸附近的前向散射光為平行光或擴散光，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構成的角。光軸O通過遮光部件S3的中心時，流路D15產生的前向散射光光線中，相對于光軸O的X軸正負方向的傾斜角在遮光角Θ s范圍內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可以用作評價被遮光部件S3遮擋的前向散射光的光量的指標。本發明 申請人:通過模擬實驗求出了采用本實施例中的前向聚光透鏡201時的遮光角Θ S、以及使用比較例中的前向聚光透鏡201’時的遮光角0S。在此模擬實驗中，遮光部件S3的X軸方向寬度Wl (參照圖3 (c))設定為0.2mm。模擬實驗結果如下:
表1_
【權利要求】
1.一種粒子分析裝置，包括: 光源； 供含有粒子的試樣流動的流動室； 將來自所述光源的光照射到所述流動室的流路的照射光學系統；以及 接受來自所述流路的光的受光光學系統； 其中，所述受光光學系統包括: 聚光透鏡系統，包括至少一個用于聚集來自流經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，所述至少一個聚光透鏡具有非球面的透鏡面，在所述聚光透鏡系統中，通過包括光軸在內的中央區域的前向散射光的焦距比通過所述中央區域外側的外圍區域的前向散射光的焦距長。
2.根據 權利要求1所述的粒子分析裝置，其特征在于: 所述聚光透鏡系統將通過所述外圍區域的所述前向散射光會聚于一定的焦點位置，將通過所述中央區域的所述前向散射光轉換為平行光或擴散光。
3.根據權利要求1所述的粒子分析裝置，其特征在于: 所述聚光透鏡系統中央部分的焦距比外圍部分的焦距長，所述聚光透鏡系統是一個具有非球面透鏡面的聚光透鏡。
4.根據權利要求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域中越向外側曲率越大，且在所述中央區域中的曲率小于所述外圍區域。
5.根據權利要求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的光軸起到一定距離為止的區域內的曲率基本是一定的。
6.根據權利要求1所述的粒子分析裝置，其特征在于: 所述至少一個聚光透鏡是塑料透鏡。
7.一種粒子分析裝置用光學系統，包括: 將來自光源的光照射到含有粒子的試樣流經的流動室的流路的照射系統； 接受來自所述流動室的光的受光系統； 其中，所述受光系統包括: 聚光透鏡系統，包括至少一個用于聚集來自流經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，所述至少一個聚光透鏡具有非球面的透鏡面，在所述聚光透鏡系統中，通過包括光軸在內的中央區域的前向散射光的焦距比通過中央區域外側的外圍區域的前向散射光的焦距長。
8.根據權利要求7所述的粒子分析裝置用光學系統，其特征在于: 所述聚光透鏡系統將通過所述外圍區域的所述前向散射光會聚于一定的焦點位置，將通過所述中央區域的所述前向散射光轉換為平行光或擴散光。
9.根據權利要求7所述的粒子分析裝置用光學系統，其特征在于: 所述聚光透鏡系統的中央部分的焦距比外圍部分的焦距長，所述聚光透鏡系統是一個具有非球面的透鏡面的聚光透鏡。
10.根據權利要求7所述的粒子分析裝置用光學系統，其特征在于: 所述非球面的透鏡面在所述外圍區域越向外側曲率越大，且在所述中央區域的曲率小于所述外圍區域。
11.根據權利要求10所述的粒子分析裝置用光學系統，其特征在于: 所述非球面的透鏡面在從所述聚光透鏡系統的光軸起到一定距離為止的區域內的曲率基本是一定的。
12.根據權利要求7所述的粒子分析裝置用光學系統，其特征在于: 所述至少一個 聚光透鏡是塑料透鏡。
13.—種通過光照流動室的流路來將流經所述流路的粒子產生的前向散射光聚集于光檢測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。
14.根據權利要求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.根據權利要求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域內的曲率基本是一定的。
16.根據權利要求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成。
【文檔編號】G01N15/14GK104075978SQ201410112669
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月25日 優先權日:2013年3月26日
【發明者】山本毅, 田端誠一郎 申請人:希森美康株式會社