JP2019074315A - 蛍光検出用ピックアップおよびそれを用いた蛍光検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】迷光を円滑に除去でき、且つ、組み立て作業の簡易化と光学系の小型化が可能な蛍光検出用ピックアップおよび蛍光検出装置を提供する。【解決手段】蛍光検出用ピックアップ２００は、半導体レーザ２０１と、半導体レーザ２０１からのレーザ光を試料に収束させる対物レンズ２０６と、レーザ光の照射により生じた蛍光を受光する蛍光検出器２１１と、蛍光を蛍光検出器２１１に収束させるコリメータレンズ２０４と、コリメータレンズ２０４と蛍光検出器２１１との間に配置された第１遮光体２１２と、第１遮光体２１２よりも蛍光検出器２１１側に配置された第２遮光体２１３と、を備える。第１遮光体２１２には、第１遮光体２１２の配置位置における蛍光の断面と略同じ径の開口２１２ａが形成され、第２遮光体２１３には、第２遮光体２１３の配置位置における蛍光の断面と略同じ径の開口２１３ａが形成されている。【選択図】図７

Description

本発明は、細胞等の被検体を蛍光染色することにより調製された試料に励起光を照射して蛍光を検出する蛍光検出用ピックアップおよびそれを用いた蛍光検出装置に関する。

多数の細胞中から、病原菌に感染した細胞や所定の態様を有する細胞を検出することは、特に、臨床現場等の医療の分野において重要である。このような細胞の検出を迅速かつ簡便に行うための装置として、たとえば、特許文献１に記載の装置が紹介されている。

この装置では、蛍光標識された対象細胞を含む試料にレーザ光が照射される。そして、レーザ光により対象細胞から励起された蛍光が光検出器により検出される。この場合、励起される蛍光は微弱であるため、光検出器からの信号は迷光の影響を受けやすい。特許文献１の装置では、蛍光に共焦点を生じさせ、共焦点の位置にピンホールを配置することで、迷光が除去される。

特開２０１１−５０８２００号公報

上記のようなピンホールで迷光を除去する構成では、小さな径のピンホールを迷光の共焦点の位置に正確に配置する必要がある。このため、光学系にピンホールを配置する場合に微細な位置調整が必要となり、組み立て時の作業性が顕著に低下する。また、共焦点位置にピンホールを配置するため、対物レンズから光検出器までの光路が長くなる。このため、光学系を小型化することが難しく、結果、装置全体の小型化に悪影響を及ぼす。

本発明は、蛍光以外の迷光を円滑に除去でき、且つ、組み立て作業の簡易化と光学系の小型化が可能な蛍光検出用ピックアップおよびそれを用いた蛍光検出装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、蛍光検出用ピックアップに関する。本態様に係る蛍光検出用ピックアップは、励起用の光を出射する光源と、前記光源から出射された光を試料に収束させる対物レンズと、前記光が前記試料に照射されることにより生じた蛍光を受光する蛍光検出器と、前記蛍光を前記蛍光検出器に収束させる収束レンズと、前記収束レンズと前記蛍光検出器との間の光路中に配置された第１遮光体と、前記光路中の前記第１遮光体よりも前記蛍光検出器側に配置された第２遮光体と、を備える。ここで、前記第１遮光体には、前記第１遮光体の配置位置における前記蛍光の断面と略同じ径の開口が形成され、前記第２遮光体には、前記第２遮光体の配置位置における前記蛍光の断面と略同じ径の開口が形成されている。

本態様に係る蛍光検出用ピックアップによれば、試料に励起用の光を照射することによって生じた蛍光は、第１遮光体の開口と第２遮光体の開口の両方を通過して蛍光検出器へと導かれる。一方、蛍光検出器へと向かう迷光の一部は、第１遮光体と第２遮光体の何れかによって遮光される。また、蛍光の収束光路中に第１遮光体と第２遮光体を配置する構成であるため、蛍光の共焦点の位置にピンホールを配置する場合に比べて、配置や位置調整が容易となる。さらに、蛍光の収束光路中に第１遮光体と第２遮光体を配置する構成であるため、蛍光の共焦点の位置にピンホールを配置する場合のように対物レンズと蛍光検出器までの光路が長くなることがない。よって、本態様に係る蛍光検出用ピックアップによれば、蛍光以外の迷光を円滑に除去でき、且つ、組み立て作業の簡易化と光学系の小型化が可能な蛍光検出用ピックアップを実現できる。

本発明の第２の態様は、蛍光検出装置に関する。本態様に係る蛍光検出装置は、第１の態様に係る蛍光検出ピックアップと、前記対物レンズによって収束された前記光で試料を走査する走査部と、前記蛍光検出器から出力される信号に基づいて前記試料から生じた蛍光を検出する検出処理部と、を備える。

本態様に係る蛍光検出装置によれば、蛍光以外の迷光を円滑に除去できるため、試料に励起用の光を照射することによって生じた蛍光を適正に検出できる。また、蛍光検出用ピックアップの小型化により、装置本体の小型化を図ることができる。

以上のとおり、本発明によれば、蛍光以外の迷光を円滑に除去でき、且つ、組み立て作業の簡易化と光学系の小型化が可能な蛍光検出用ピックアップおよびそれを用いた蛍光検出装置を提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態によって何ら制限されるものではない。

図１（ａ）は、実施の形態に係る試料収容ディスクの構成を模式的に示す平面図である。図１（ｂ）は、実施の形態に係る試料収容ディスクの断面の一部拡大図である。 図２は、実施の形態に係るグルーブおよびランドと、ピットの構造を模式的に示す図である。 図３（ａ）は、実施の形態に係る試料収容ディスクの周方向のエリア割りを模式的に示す平面図である。図３（ｂ）は、実施の形態に係る試料収容ディスクの径方向のゾーン割りを模式的に示す平面図である。 図４は、実施の形態に係る各ゾーンのグルーブとランドを直線状に展開して示す図である。 図５（ａ）は、実施の形態に係る１エリアのトラック部分（グルーブ）に設定される各フィールドのフォーマットを示す図である。図５（ｂ）は、実施の形態に係る各フィールドの角度範囲を模式的に示す図である。 図６（ａ）〜（ｆ）は、実施の形態に係る各フィールドの信号フォーマットを示す図である。 図７は、実施の形態に係る、試料収容ディスクから蛍光を読み取るための構成を示す図である。 図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施の形態に係る第１遮光体および第２遮光体の構成を示す図である。図８（ｃ）は、実施の形態に係る第１遮光体および第２遮光体の作用を示す図である。 図９は、実施の形態に係る、２つの開口によりカットされる光の範囲を模式的に示す図である。 図１０（ａ）は、実施の形態に係る第１遮光体と第２遮光体の間に吸光体を配置した場合の吸光体の作用を示す図である。図１０（ｂ）は、実施の形態に係る第１遮光体と第２遮光体の間に吸光体とフィルタを配置した場合の吸光体およびフィルタの作用を示す図である。 図１１は、実施の形態に係る信号演算回路の構成を示す図である。 図１２は、実施の形態に係る蛍光検出装置の構成を示す図である。 図１３（ａ）は、実施の形態に係るアドレス信号の取得処理を示すフローチャートである。図１３（ｂ）は、実施の形態に係る蛍光信号の切出し処理を示すフローチャートである。 図１４（ａ）は、実施の形態に係る蛍光信号の切出し処理を示すフローチャートである。図１４（ｂ）は、実施の形態に係る切出し信号の無効化処理を示すフローチャートである。 図１５は、実施の形態に係る蛍光信号の切り出し処理を説明するための図である。 図１６（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、変更例に係る蛍光検出用ピックアップの構成を示す図である。 図１７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、他の変更例に係る蛍光検出用ピックアップの構成を示す図である。 図１８は、さらに他の変更例に係る蛍光検出用ピックアップの構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。

１．実施の形態
＜試料収容ディスク＞
まず、試料収容ディスク１００の構成について、図１〜６を参照して説明する。試料収容ディスク１００は、たとえば、マラリア原虫に感染した赤血球を検出するために用いられる。

図１（ａ）は、試料収容ディスク１００の外観構成を模式的に示す平面図である。図１（ｂ）は、ディスク面に垂直で且つディスク中心を通る平面で試料収容ディスク１００を切断したときの断面の一部拡大図である。

図１（ａ）に示すように、試料収容ディスク１００は、光ディスク（ＣＤやＤＶＤ等）と同様に円盤形状を有しており、中心に円形状の開口１０１ａが形成されている。図１（ｂ）に示すように、試料収容ディスク１００は、試料収容部１０１ｂを構成するための第１基板１０１を、ベースとなる第２基板１０２の上面に接合した構成となっている。第１基板１０１および第２基板１０２は、何れも、樹脂材料により構成される。第２基板１０２は、光を透過可能な材料からなっている。

第１基板１０１を第２基板１０２に接合することにより、図１（ａ）に示すように９つの試料収容部１０１ｂが形成される。これら試料収容部１０１ｂは、ディスク周方向に一定間隔で並んでいる。また、試料収容部１０１ｂのディスク周方向に並ぶ２つの境界は、それぞれディスク中心から放射状に延びている。９つの試料収容部１０１ｂの角度範囲は、何れもＷａである。図１（ｂ）に示すように、試料収容部１０１ｂは、所定高さの空間となっている。平面視において、試料収容部１０１ｂは、台形の角が丸められた形状である。９つの試料収容部１０１ｂは、同じ形状であり、ディスク径方向において同じ位置に配置されている。

試料収容部１０１ｂの内周側には、上面へと続く２つの孔１０１ｃが形成されている。２つの孔１０１ｃを開放した状態で、一方の孔１０１ｃから試料が試料収容部１０１ｂに充填される。試料は、赤血球中のマラリア原虫が蛍光色素によって標識されるように調製される。試料収容部１０１ｂに試料を充填した後、２つの孔１０１ｃが図示しない蓋で閉じられる。図１（ａ）の構成例では、９種類の検体から調製された試料が、それぞれの試料収容部１０１ｂに充填される。

図１（ｂ）に示すように、第２基板１０２の上面には、ディスク中心の周りを旋回するトラック１０２ｃが形成され、このトラック１０２ｃの上面に、半透過膜１０２ｄが形成されている。図１（ｂ）には、試料収容部１０１ｂに収容された赤血球ＲＣが模式的に示されている。図１（ａ）に示すように、トラック１０２ｃは、螺旋状に旋回する一連のグルーブ１１１からなっている。グルーブ１１１は、図１（ａ）においてハッチングで示されたトラック領域１０２ａにおいて、最外周から最内周まで形成されている。第２基板１０２は、ＣＤやＤＶＤと同様の工程により射出成形により形成される。半透過膜１０２ｄは、スパッタリング工程により形成される。

半透過膜１０２ｄは、第２基板１０２の下面から入射されたレーザ光の一部を反射し残りのレーザ光を試料収容部１０１ｂへと導く。また、半透過膜１０２ｄは、試料収容部１０１ｂ内で生じた蛍光を第２基板１０２へと透過させる。より多くのレーザ光を試料収容部１０１ｂへと導き、且つ、より多くの蛍光を第２基板１０２ｂへと透過させ得るように、半透過膜１０２ｄの反射率は、５〜２０％程度に設定されている。

図１（ａ）に一点鎖線で示すように、試料収容ディスク１００は、周方向に９つのエリアに区分される。各エリアは、１つの試料収容部１０１ｂを含んでいる。後述のように、各エリアの１つのトラック部分Ｔａは、１単位の情報記録領域を構成している。トラック部分Ｔａの試料収容部１０１ｂに重ならない部分に、種々の信号が記録されている。本実施の形態では、これらの信号がピット列によって記録される。

図２は、グルーブ１１１およびランド１１２と、ピット１１３の構造を模式的に示す図である。便宜上、図２には、半透過膜１０２ｄのみが示されている。なお、図２では、上側が第２基板１０２側となっている。

図２に示すように、トラック部分Ｔａの試料収容部１０１ｂに重ならない部分に相当するグルーブ１１１にピット１１３が形成され、所定の信号が記録されている。記録される信号のフォーマットは、追って、図５（ａ）を参照して説明する。隣り合うグルーブ１１１の間のランド１１２には、信号が記録されない。また、グルーブ１１１とランド１１２は、蛇行することなく螺旋状に延びている。

ビームスポットＢ１は、グルーブ１１１に沿って走査される。ビームスポットＢ１は、グルーブ１１１の最外周側から内周に向かって走査される。ビームスポットＢ１がピット１１３に掛かると、グルーブ１１１からの反射光の強度が低下する。こうして変調された反射光を光検出器で受光し、その検出信号を復調することにより、ピット１１３で記録された各種情報が再生される。ビームスポットＢ１の径は、グルーブ１１１のトラックピッチと略同程度である。グルーブ１１１のトラックピッチは、０．３〜２．０μｍ程度である。

図３（ａ）は、試料収容ディスク１００の周方向のエリア割りを模式的に示す平面図である。図３（ｂ）は、試料収容ディスク１００の径方向のゾーン割りを模式的に示す平面図である。

なお、図３（ａ）のエリアＡ０〜Ａ８および図３（ｂ）のゾーンＺ０〜Ｚｎは、試料収容部１０１ｂとの関係においてトラック１０２ｃに後述の信号フォーマットを設定するために論理的に試料収容ディスク１００に割り当てられたものであって、物理的な障壁等によりエリアＡ０〜Ａ８とゾーンＺ０〜Ｚｎが区画されているわけではない。

図３（ａ）に示すように、試料収容ディスク１００は、４０度ごとに９つのエリアＡ０〜Ａ８に区分されている。各エリアに含まれるトラック部分が、図１（ａ）のトラック部分Ｔａである。図１（ａ）に示すトラック領域１０２ａは、アウター領域１０２ｅと、インナー領域１０２ｆと、検出領域１０２ｇに区分されている。アウター領域１０２ｅは、リードイン領域となっており、インナー領域１０２ｆは、リードアウト領域と外観識別領域となっている。

リードイン領域（アウター領域１０２ｅ）のグルーブ１１１には、ピット列によって、試料収容ディスク１００の走査に必要な各種情報が記録されている。リードアウト領域（インナー領域１０２ｆ）には、ピット列によって、リードアウト領域であることを示す信号が記録されている。外観識別領域（インナー領域１０２ｆ）には、グルーブ１１１を不連続にすることにより、試料収容ディスク１００の種別等を視覚的に表示するための構造が適用されている。外観識別領域はリードアウト領域の内周側に設定されている。

検出領域１０２ｇのグルーブ１１１には、図５（ａ）に示すフォーマットで各種信号が記録されている。検出領域１０２ｇのグルーブ１１１のフォーマットについては、追って説明する。

図３（ｂ）に示すように、試料収容ディスク１００の検出領域１０２ｇは、径方向に複数のゾーンＺ０〜Ｚｎに区分されている。試料収容ディスク１００は、たとえば、７５のゾーンに区分される。各ゾーンに含まれるディスク径方向のトラック数は同じである。１つのゾーンのトラック１０２ｃ（グルーブ１１１）は、同じ角速度でビームスポットＢ１により走査される。また、各ゾーンの角速度は、ディスク径方向におけるゾーンの中心位置のトラック１０２ｃ（グルーブ１１１）が、互いに同じ線速度でビームスポットＢ１により走査されるように設定される。

図４は、各ゾーンのグルーブ１１１とランド１１２を直線状に展開して示す図である。図４には、１周分のグルーブ１１１およびランド１１２が１つの直線で示されている。また、図４に示すグルーブ１１１およびランド１１２の長さは、物理的な長さでなく、便宜上、１周の長さが全てのグルーブ１１１およびランド１１２において同じとなるように規格化されて示されている。

図４に示すように、検出領域１０２ｇは、ディスク径方向に複数のゾーンＺ０〜Ｚｎに区分されている。各ゾーンには、ディスク径方向に複数のトラック１０２ｃ（グルーブ１１１）が含まれる。図４では、便宜上、１つのゾーン内のトラック１０２ｃに、外周側からのトラック番号Ｔ０〜Ｔｍが示されている。１つのゾーンに含まれるトラック１０２ｃの数は、たとえば８００である。

図５（ａ）は、１エリアのトラック部分Ｔａ（グルーブ１１１）に設定される各フィールドのフォーマットを示す図である。図５（ｂ）は、各フィールドの角度範囲を模式的に示す図である。

図５（ａ）に示すように、１エリアのトラック部分Ｔａ（グルーブ１１１）には、フィールドＦ１〜Ｆ９が設定される。フィールドＦ２、Ｆ５、Ｆ７には、信号が記録されておらず、単調に延びるグルーブ１１１のみが形成されている。フィールドＦ５は、全長において試料収容部１０１ｂに重なっている。すなわち、フィールドＦ５の両端は、試料収容部１０１ｂのディスク周方向に並ぶ２つの境界に一致している。したがって、試料収容部１０１ｂに重なるトラック部分には、信号が記録されておらず、単調に延びるグルーブ１１１のみが形成されている。

フィールドＦ１、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ６、Ｆ８、Ｆ９には、図２に示すピット１１３により信号が記録されている。図５（ｂ）に示すように、同一エリア内にある全てのトラック部分Ｔａの始端ＳＰと終端ＥＰは、それぞれ、ディスク径方向に揃っており、また、フィールドＦ５の始端と終端も、同一エリア内にある全てのトラック部分Ｔａにおいて揃っている。フィールドＦ１、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ６、Ｆ８、Ｆ９は、同一ゾーン且つ同一エリア内にある全てのトラック部分Ｔａにおいてディスク径方向に揃っている。

図６（ａ）〜（ｆ）は、各フィールドの信号フォーマットを示す図である。図６（ａ）〜（ｄ）において、斜線ハッチングが付された部分はグルーブ１１１にピット１１３が形成された領域を示し、白抜きの部分はグルーブ１１１のみの領域を示している。また、１Ｔは、上記のように角速度一定でグルーブ１１１が走査された場合の最小ピットの時間長を示している。図６（ａ）〜（ｆ）の説明において、ピット１１３が形成されていないグルーブ１１１の部分を単にスペースといい、ピット１１３が形成されたグルーブ１１１の部分を単にピットという。

図６（ａ）に示すように、フィールドＦ１、Ｆ９には、２Ｔのピットと２Ｔのスペースが１０回繰り返された信号Ｅｎが記録されている。フィールドＦ１に記録された信号Ｅｎは、図５（ａ）に示す１エリアのトラック部分Ｔａの始端を示す信号であり、フィールドＦ９に記録された信号Ｅｎは、図５（ａ）に示す１エリアのトラック部分Ｔａの終端を示す信号である。

図６（ｂ）に示すように、フィールドＦ２、Ｆ５、Ｆ７には、ピットが形成されていない。これらのフィールドは、スペースのみからなっている。

図６（ｃ）に示すように、フィールドＦ４には、８Ｔのスペースの後に、１Ｔのピットと１Ｔのスペースが交互に４回繰り返された信号Ｖ３が記録されている。この信号Ｖ３は、試料収容部１０１ｂの開始を示す信号である。

図６（ｄ）に示すように、フィールドＦ６には、４Ｔのピットと４Ｔのスペースが５回繰り返された信号Ｖｓが記録されている。この信号Ｖｓは、試料収容部１０１ｂの終わりを示す信号である。

図６（ｅ）に示すように、フィールドＦ３は、３つのヘッダー領域ＨＥ０〜ＨＥ２からなっている。ヘッダー領域ＨＥ０は、フォーマットにより規定されていない信号を任意に記録可能なリザーブ領域である。ヘッダー領域ＨＥ１には、ヘッダー領域ＨＥ１を識別するための識別信号と、当該トラック部分Ｔａの位置を示すアドレス信号と、アドレス信号に対する誤り検出または誤り訂正を行うための誤り訂正信号が記録される。これら信号のビット長は固定である。アドレス信号として、当該トラック部分Ｔａのトラック番号（図４に示すＴ０〜Ｔｍの何れか）と、当該トラック部分Ｔａを含むゾーンのゾーン番号（図３（ｂ）に示すＺ０〜Ｚｎの何れか）と、当該トラック部分Ｔａを含むエリアのエリア番号（図３（ａ）に示すＡ０〜Ａ９の何れか）が含まれる。また、ヘッダー領域ＨＥ２には、ヘッダー領域ＨＥ１と同様の信号が記録される。

図６（ｆ）に示すように、フィールドＦ８は、３つのフッター領域ＦＴ０〜ＦＴ２からなっている。フッター領域ＦＴ０は、リザーブ領域である。フッター領域ＦＴ１には、ヘッダー領域ＨＥ１と同様、識別信号と、アドレス信号と、誤り訂正信号が記録される。これら信号のビット長は固定である。アドレス信号として、当該トラック部分Ｔａのトラック番号（図４に示すＴ０〜Ｔｍの何れか）と、当該トラック部分Ｔａを含むゾーンのゾーン番号（図３（ｂ）に示すＺ０〜Ｚｎの何れか）と、当該トラック部分Ｔａを含むエリアのエリア番号（図３（ａ）に示すＡ０〜Ａ９の何れか）が含まれる。フッター領域ＦＴ２には、フッター領域ＦＴ１と同様の信号が記録される。

なお、フッター領域ＦＴ１、ＦＴ２の識別信号は、ヘッダー領域ＨＥ１、ＨＥ２の識別信号と異なっている。フッター領域ＦＴ１、ＦＴ２のアドレス信号は、ヘッダー領域ＨＥ１、ＨＥ２のアドレス信号と同じである。ヘッダー領域ＨＥ０〜ＨＥ２とフッター領域ＦＴ０〜ＦＴ２には、ピットとスペースによって、１、０のデジタル信号（ビット信号）が記録されている。

フィールドＦ３、Ｆ８以外の各フィールドの形成されたピットとスペースは、同一ゾーン且つ同一エリア内の全てのトラック部分Ｔａにおいてディスク径方向に揃っている。フィールドＦ１、Ｆ９に形成されたピットとスペースは、同一エリアの全てのゾーンに含まれるトラック部分Ｔａにおいてディスク径方向に揃っている。フィールドＦ３、Ｆ８に形成されたピットとスペースは、アドレス信号の内容に応じてピットとスペースの長さが変わるため、トラック部分Ｔａ間において、周方向の位置がずれている。

＜蛍光検出装置＞
図７は、試料収容ディスク１００から蛍光を読み取るための構成を示す図である。

図７に示すように、蛍光検出用ピックアップ２００を用いて、試料収容ディスク１００の試料収容部１０１ｂから蛍光が検出される。たとえば、赤血球がマラリア原虫に感染しているかを判定するために試料収容ディスク１００から蛍光が検出される。この場合、赤血球中のマラリア原虫が蛍光色素で標識されるように試料が調製される。蛍光色素は、たとえば、波長４０５ｎｍの光が照射されると、波長４５０〜５４０ｎｍ程度の蛍光を生じる。こうして調製された試料が、検体ごとに、試料収容ディスク１００の９つの試料収容部１０１ｂに充填される。その後、試料収容ディスク１００の開口１０１ａ（図１（ａ）参照）が、スピンドルモータ２２０に軸支されたターンテーブル２３０にセットされる。

蛍光検出用ピックアップ２００は、半導体レーザ２０１と、１／２波長板２０２と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２０３と、コリメータレンズ２０４と、１／４波長板２０５と、対物レンズ２０６と、対物レンズアクチュエータ２０７と、ダイクロイックプリズム２０８と、アナモレンズ２０９と、光検出器２１０と、蛍光検出器２１１と、第１遮光体２１２と、第２遮光体２１３と、吸光体２１４と、を備えている。

半導体レーザ２０１は、波長４０５ｎｍ程度のレーザ光を出射する。半導体レーザ２０１から出射されたレーザ光は、１／２波長板２０２によって、ＰＢＳ２０３に対しＳ偏光となるように偏光方向が調整される。これにより、レーザ光は、ＰＢＳ２０３によって反射され、コリメータレンズ２０４に入射する。ＰＢＳ２０３は、波長４０５ｎｍ付近の光に対してのみ偏光依存性を有し、波長４５０〜５４０ｎｍ程度の光には偏光依存性を有していない。

コリメータレンズ２０４は、ＰＢＳ２０３側から入射するレーザ光を平行光に変換する。１／４波長板２０５は、コリメータレンズ２０４側から入射するレーザ光を円偏光に変換するとともに、対物レンズ２０６側から入射するレーザ光を、コリメータレンズ２０４側から入射する際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、試料収容ディスク１００の半透過膜１０２ｄによって反射されたレーザ光は、ＰＢＳ２０３を透過する。

対物レンズ２０６は、１／４波長板２０５側から入射するレーザ光を試料収容ディスク１００の半透過膜１０２ｄに収束させる。対物レンズアクチュエータ２０７は、後述するサーボ回路５０（図１２参照）によって、試料収容ディスク１００のグルーブ１１１に対してレーザ光が収束するように、フォーカス方向およびトラッキング方向に対物レンズ２０６を駆動する。

なお、レーザ光がグルーブ１１１に収束されると、レーザ光の８０％程度がグルーブ１１１の半透過膜１０２ｄを透過して試料収容部１０１ｂ内に進入する。このとき、試料収容部１０１ｂ内に進入したレーザ光がマラリア原虫に感染している赤血球に照射されると、蛍光標識されたマラリア原虫から蛍光が生じる。こうして生じた蛍光は、半透過膜１０２ｄを透過して、対物レンズ２０６へと進む。このように、試料収容ディスク１００からは、グルーブ１１１（半透過膜１０２ｄ）によって反射されたレーザ光と、マラリア原虫によって生じた蛍光の両方が、対物レンズ２０６へ入射する。これら２つの光は、１／４波長板２０５、コリメータレンズ２０４およびＰＢＳ２０３を通って、ダイクロイックプリズム２０８に入射する。

ダイクロイックプリズム２０８は、波長４０５ｎｍ程度の光を透過し、波長４５０〜５４０ｎｍ程度の光を反射するよう構成されている。これにより、ＰＢＳ２０３側から入射する蛍光は、ダイクロイックプリズム２０８によって反射され、ＰＢＳ２０３側から入射するレーザ光は、ダイクロイックプリズム２０８を透過する。

アナモレンズ２０９は、ダイクロイックプリズム２０８を透過したレーザ光に非点収差を導入する。アナモレンズ２０９を透過したレーザ光は、光検出器２１０に入射する。光検出器２１０は、受光面上にレーザ光を受光するための４分割センサを有している。光検出器２１０から出力される検出信号は、後述する信号演算回路３００（図１１参照）によって処理される。

ダイクロイックプリズム２０８で反射された蛍光は、コリメータレンズ２０４によって収束された状態のまま、蛍光検出器２１１に導かれる。蛍光検出器２１１は、受光面上に蛍光を受光するためのセンサを有している。蛍光検出器２１１の検出信号は、図示しない信号増幅回路によって増幅される。

なお、試料収容ディスク１００から生じる蛍光は微弱であるため、図７の光学系においては、蛍光以外の迷光を蛍光検出器２１１に入射させないことが好ましい。たとえば、発光源である半導体レーザ２０１から出射されたレーザ光が迷光となって蛍光検出器２１１に入射する可能性がある。特に、図７の光学系では、半導体レーザ２０１と蛍光検出器２１１とが互いに向き合うように配置されているため、半導体レーザ２０１から出射されたレーザ光が蛍光検出器２１１に入射しやすい。このため、半導体レーザ２０１から出射されたレーザ光が蛍光検出器２１１に入射しないようにするための構成を光学系に配置することが好ましい。

そこで、本実施の形態では、蛍光検出器２１１の手前の、蛍光の収束光路中に、第１遮光体２１２と、第２遮光体２１３と、吸光体２１４が配置されている。第１遮光体２１２、第２遮光体２１３および吸光体２１４によって、蛍光検出器２１１に向かう迷光が除去される。

図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、第１遮光体２１２および第２遮光体２１３の構成を示す図である。図８（ｃ）は、第１遮光体２１２および第２遮光体２１３の作用を示す図である。図８（ａ）、（ｂ）は、第１遮光体２１２および第２遮光体２１３を蛍光の進行方向に見たときの図である。図８（ｃ）は、蛍光の進行方向に平行な平面によって第１遮光体２１２および第２遮光体２１３の中央位置を切断したときの断面を示す図である。便宜上、図８（ｃ）には、蛍光ＦＬ０と迷光（レーザ光）Ｌ１〜Ｌ４が模式的に示されている。

図８（ａ）、（ｂ）に示すように、第１遮光体２１２および第２遮光体２１３は、平面視光において正方形の輪郭の板状部材からなっている。第１遮光体２１２および第２遮光体２１３は、何れも、光を透過させない材料から構成される。第１遮光体２１２の中央位置には、直径Ｄ１の円形の開口２１２ａが形成され、第２遮光体２１３の中央位置には、直径Ｄ２の円形の開口２１３ａが形成されている。直径Ｄ２は、直径Ｄ１よりも小さい。

開口２１２ａの直径Ｄ１は、第１遮光体２１２が配置される位置における蛍光ＦＬ０のビーム径と略等しく設定されている。また、開口２１３ａの直径Ｄ２は、第２遮光体２１３が配置される位置における蛍光ＦＬ０のビーム径と略等しく設定されている。すなわち、試料で生じた蛍光ＦＬ０は、図７に示す対物レンズ２０６の有効径の範囲で取り込まれる。取り込まれた蛍光ＦＬ０は、コリメータレンズ２０４によって収束作用を受ける。このため、蛍光検出器２１１に向かう蛍光ＦＬ０は、断面が円形の収束光となる。直径Ｄ１、Ｄ２は、それぞれ、第１遮光体２１２および第２遮光体２１３が配置される位置の蛍光ＦＬのビーム径に、調整による若干の誤差として、たとえば、０．５ｍｍ程度を加えた径であることが望ましい。

図８（ｃ）に示すように、第１遮光体２１２は、蛍光ＦＬ０の光路中の、蛍光ＦＬ０の断面の直径が開口２１２ａの直径Ｄ１と略等しくなる位置に配置される。また、第２遮光体２１３は、蛍光ＦＬ０の光路中の、蛍光ＦＬ０の断面の直径が開口２１３ａの直径Ｄ２と略等しくなる位置に配置される。第１遮光体２１２と第２遮光体２１３は、ぞれぞれ、開口２１２ａ、２１３ａの中心が蛍光ＦＬ０の光軸に一致するように配置される。すなわち、開口２１２ａ、２１３ａと蛍光ＦＬ０の外周縁とが略整合するように、第１遮光体２１２および第２遮光体２１３が配置される。

このように第１遮光体２１２および第２遮光体２１３を配置することによって、図８（ｃ）に示すように、ダイクロイックプリズム２０８により反射された蛍光ＦＬ０は、第１遮光体２１２の開口２１２ａおよび第２遮光体２１３の開口２１３ａを通過して蛍光検出器２１１へと導かれる。

一方、半導体レーザ２０１から出射されたレーザ光などから生じた迷光は、第１遮光体２１２および第２遮光体２１３によって遮断される。たとえば、蛍光検出器２１１へと向かう迷光の大部分は、迷光Ｌ１のように、第１遮光体２１２の開口２１２ａ以外の部分によって遮光される。迷光の一部は、第１遮光体２１２の開口２１２ａを通過するが、その一部は、迷光Ｌ２のように、第２遮光体２１３の開口２１３ａ以外の部分によって遮光される。

ここで、図９に示すように、開口２１２ａ、２１３ａ間の光学的距離（空間長を屈折率で除した値）をＬとし、蛍光の収束角（全角）をθとすると、理想的には、蛍光の収束角θに応じて、開口２１２ａ、２１３ａの直径Ｄ１、Ｄ２と光学的距離（光路長）Ｌとの間に以下の関係が成立する。

θ＝（Ｄ１＋Ｄ２）／Ｌ
この関係式が成立する場合、蛍光の収束角θよりも大きい範囲で開口２１２ａを通過する迷光は、第２遮光体２１３によって遮光される。ただし、直径Ｄ１、Ｄ２が上記関係式を満たす理想値からやや大きい場合でも、蛍光の収束角θよりも大きい範囲で開口２１２ａを通過する迷光は、大部分が第２遮光体２１３によって遮光される。よって、直径Ｄ１、Ｄ２が理想値からやや大きい場合も、迷光の遮光においては許容範囲である。

しかしながら、開口２１２ａを通過した迷光の一部は、図８（ｃ）に示す迷光Ｌ３、Ｌ４のように、開口２１３ａをも通り抜けて、蛍光検出器２１１へと向かう。このうち、迷光Ｌ３のように入射角が大きい迷光は、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３との間隔Ｄ３を広げ、且つ、その位置の蛍光ＦＬ０の断面の径に略一致するように開口２１２ａ、２１２ｂの直径Ｄ１、Ｄ２を調整することにより遮光できる。よって、間隔Ｄ３は、なるべく広いことが好ましい。

しかしながら、迷光Ｌ４のように入射角が小さい迷光は、間隔Ｄ３を広げて開口２１２ａ、２１２ｂの直径Ｄ１、Ｄ２を調整しても、遮光できない。そこで、本実施の形態では、図７に示すように、開口２１２ａを通過した迷光を除去するために、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３との間に吸光体２１４が配置されている。なお、迷光Ｌ４のように入射角が小さい迷光が蛍光ＦＬ０の検出に大きな影響を及ぼさない場合は、吸光体２１４を省略してもよい。

図１０（ａ）は、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３の間に吸光体２１４を配置した場合の吸光体２１４の作用を示す図である。

吸光体２１４は、波長４０５ｎｍ付近の光を吸収し、蛍光ＦＬ０の波長帯である波長４５０〜５４０ｎｍ付近の光を透過する部材からなっている。吸光体２１４は、たとえば、色ガラスからなっている。吸光体２１４は、波長４０５ｎｍ付近の光のみならず、波長４５０〜５４０ｎｍ付近以外の波長帯の光を吸収する部材からなっていてもよい。吸光体２１４は、厚みが間隔Ｄ３に等しい直方体形状を有する。たとえば、吸光体２１４の両面に、それぞれ、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３が接着剤等で固定される。この場合、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３は、開口２１２ａ、２１３ａの中心が蛍光の進行方向において一致するように、吸光体２１４に固定される。

図１０（ａ）に示すように、開口２１２ａを通過した迷光Ｌ２〜Ｌ４は、吸光体２１４を透過する間に吸収される。このため、たとえば迷光Ｌ４のように入射角が小さい迷光が第２遮光体２１３の開口２１３ａを通過することが抑止され得る。蛍光ＦＬ０は、吸光体２１４によって略吸収されることなく吸光体２１４を透過する。よって、図１０（ａ）の構成によれば、迷光が蛍光検出器２１１に入射することを、さらに確実に抑止できる。

なお、図１０（ｂ）に示すように、吸光体２１４の片面に、迷光を反射し、蛍光ＦＬ０を透過するフィルタ２１５が配置されてもよい。これにより、迷光が蛍光検出器２１１に入射することを、より一層確実に抑止することができる。

図１０（ｂ）の構成において、フィルタ２１５は、たとえば、複数の誘電体膜を積層することにより構成され得る。たとえば、吸光体２１４の片面に複数の誘電体膜を真空蒸着等の工程により積層することによって、フィルタ２１５が構成される。この場合、フィルタ２１５の表面に、第１遮光体２１２が接着剤等で固定される。

図８（ｂ）を参照して説明したように、入射角が大きい迷光は第１遮光体２１２と第２遮光体２１３によって遮光されるため、フィルタ２１５は、入射角が小さい迷光のみに作用すればよい。このため、複数の誘電体膜を積層してフィルタ２１５を構成する場合には、小さい角度範囲において、蛍光の波長帯の光を透過し、蛍光以外の波長帯の光、たとえば、レーザ光の波長である４０５ｎｍ付近の光を反射するように、誘電体膜を設計すればよい。すなわち、フィルタ２１５は、第１遮光体２１２の開口２１２ａと第２遮光体２１３の開口２１３ａの両方を通過する角度範囲の迷光を反射するように構成される。これにより、フィルタ２１５を、容易に、且つ、より確実にフィルタ特性を発揮できるように、設計することができる。

図１１は、信号演算回路３００の構成を示す図である。

光検出器２１０は、上述のように、レーザ光を受光するための４分割センサを有している。４分割センサの左上、右上、右下、左下のセンサは、それぞれ受光したレーザ光のビームスポットに基づいて検出信号Ｓ１〜Ｓ４を出力する。信号演算回路３００は、これら検出信号Ｓ１〜Ｓ４を処理して、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号および再生ＲＦ信号を生成する。フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥは、既存の光ディスク装置において用いられる非点収差法と１ビームプッシュプル法に従って生成される。

信号演算回路３００は、加算器３０１〜３０４、３０７と、減算器３０５、３０６を備えている。加算器３０１は、検出信号Ｓ１、Ｓ３を加算した信号を減算器３０５に出力し、加算器３０２は、検出信号Ｓ２、Ｓ４を加算した信号を減算器３０５に出力する。加算器３０３は、検出信号Ｓ１、Ｓ４を加算した信号を減算器３０６と加算器３０７に出力し、加算器３０４は、検出信号Ｓ２、Ｓ３を加算した信号を減算器３０６と加算器３０７に出力する。

減算器３０５は、加算器３０１、３０２の出力信号を減算して、フォーカスエラー信号ＦＥを出力する。減算器３０６は、加算器３０３、３０４の出力信号を減算して、トラッキングエラー信号ＴＥを出力する。加算器３０７は、加算器３０３、３０４の出力信号を加算して、再生ＲＦ信号（ＳＵＭ信号）を出力する。

ここで、対物レンズ２０６の焦点位置が試料収容ディスク１００の半透過膜１０２ｄに位置付けられているとき、光検出器２１０の４分割センサ上のビームスポットは最小錯乱円となり、フォーカスエラー信号ＦＥの値が０となる。また、対物レンズ２０６の焦点位置が試料収容ディスク１００のトラック１０２ｃ（グルーブ１１１）の中央位置に位置付けられているとき、光検出器２１０の４分割センサ上のビームスポットは、左側の２つのセンサと右側の２つのセンサに対して等しく掛かり、トラッキングエラー信号ＴＥの値が０となる。図７に示す対物レンズアクチュエータ２０７は、図１２に示すサーボ回路５０の制御のもと、フォーカスエラー信号ＦＥおよびトラッキングエラー信号ＴＥが共にゼロになるように、対物レンズ２０６をフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する。

図１２は、蛍光検出装置１の構成を示す図である。

蛍光検出装置１は、図７に示す蛍光検出用ピックアップ２００、スピンドルモータ２２０およびターンテーブル２３０の他に、信号処理回路１０と、画像処理回路２０と、入出力ユニット３０と、コントローラ４０と、サーボ回路５０と、スレッドモータ２４０とを備えている。図１１の信号演算回路３００は、蛍光検出用ピックアップ２００側に設けられている。

信号処理回路１０は、蛍光検出用ピックアップ２００から出力される蛍光信号（ＦＬ）および再生ＲＦ信号（ＲＦ）を処理する。蛍光信号は、図７の蛍光検出器２１１から出力され、再生ＲＦ信号は、図１１の加算器３０７から出力される。信号処理回路１０は、信号検出部１１と、信号再生部１２と、切出し部１３と、重畳部１４とを備える。

信号検出部１１は、蛍光検出用ピックアップ２００から入力された再生ＲＦ信号を処理して、図６（ａ）〜（ｆ）に示す各種信号を検出し、検出した信号を信号再生部１２、切出し部１３およびコントローラ４０に出力する。信号再生部１２は、信号検出部１１から入力されたフィールドＦ３、Ｆ８の信号、すなわち、ヘッダー領域ＨＥ０〜ＨＥ２およびフッター領域ＦＴ０〜ＦＴ２の信号を再生し、アドレス信号を取得する。信号再生部１２は、取得したアドレス信号を重畳部１４に出力する。

切出し部１３は、蛍光検出用ピックアップ２００から入力された蛍光信号を所定周期でサンプリングし、各サンプル値をデジタル信号に変換して重畳部１４へと出力する。切出し部１３は、信号検出部１１によって信号Ｖ３（図５（ａ）参照）が検出されたことに応じて蛍光信号のサンプリングを開始し、信号検出部１１によって信号Ｖｓ（図５（ａ）参照）が検出されたことに応じて蛍光信号のサンプリングを終了する。

上記のように、試料収容ディスク１００は、ゾーンごとに異なる角速度で回転される。したがって、トラック部分Ｔａがレーザ光で走査される時間は、ゾーンごとに異なる。このため、各ゾーンに対して同じ周期のタイミング信号で蛍光信号を切出すと、切出された信号群の数がゾーンごとに異なる。本実施形態１では、各ゾーンのトラック部分Ｔａから同じ数の信号群が切出されるように、切出し部１３におけるサンプリングのタイミング信号の周期が調整される。これにより、各ゾーンにおいて、略同じ角度間隔で蛍光信号が切出される。

重畳部１４は、切出し部１３によって取得された信号群に信号再生部１２から入力されたアドレス信号を付加して、画像処理回路２０に出力する。画像処理回路２０は、入力された信号群を繋ぎ合わせて、エリアＡ０〜Ａ８ごとに蛍光画像を生成する。また、画像処理回路２０は、蛍光画像を画像処理して、蛍光の輝点を計数し、赤血球におけるマラリアの感染率等を算出する。これらの蛍光画像、計数値および感染率等は、随時、画像処理回路２０から入出力ユニット３０に出力される。

なお、後述のように、信号Ｖ３（図５（ａ）参照）が検出されてから信号Ｖｓ（図５（ａ）参照）が検出されるまでの間にアドレス信号が変化した場合は、画像処理回路２０に出力された信号群がコントローラ４０によって無効化される。この場合、コントローラ４０は、アドレス信号が変化した信号Ｖ３〜Ｖｓの期間が、再度、レーザ光が走査され、蛍光信号の切出しが行われるよう、サーボ回路５０と信号処理回路１０を制御する。

入出力ユニット３０は、キーボード、マウス、タッチパネルなどの入力手段と、モニタ、スピーカ等の出力手段を備える。入出力ユニット３０を介して、蛍光検出を開始するための指示が入力される。また、蛍光画像や輝点の計数値、マラリアの感染率等が、入出力ユニット３０に表示される。

コントローラ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理回路やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを備え、メモリに格納されたプログラムに従って各部を制御する。

サーボ回路５０は、図１１の信号演算回路３００で生成されたフォーカスエラー信号ＦＥおよびトラッキングエラー信号ＴＥに基づいて、対物レンズアクチュエータ２０７を制御する。また、サーボ回路５０は、図３（ｂ）に示すゾーンＺ０〜Ｚｎが、各ゾーンに設定された角速度でビームスポットＢ１により走査されるように、スピンドルモータ２２０を制御する。さらに、サーボ回路５０は、ビームスポットＢ１がトラック１０２ｃの最外周位置から最内周位置まで走査可能となるように、蛍光検出用ピックアップ２００を試料収容ディスク１００の径方向に送るためのスレッドモータ２４０を制御する。

図１３（ａ）は、アドレス信号の取得処理を示すフローチャートである。

まず、信号再生部１２は、信号検出部１１からヘッダー領域ＨＥ１の信号を取得し（Ｓ１１）、取得した信号中のアドレス信号に誤り訂正信号を適用して誤り訂正処理を行う（Ｓ１２）。誤り訂正処理が適正であると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、信号再生部１２は、ヘッダー領域ＨＥ２に対するアドレス信号の再生処理を行わずに、誤り訂正処理により取得されたアドレス信号を、フィールドＦ３（図５（ａ）参照）のアドレス信号として取得し（Ｓ１４）、処理を終了する。一方、誤り訂正処理が適正でない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、信号再生部１２は、さらにヘッダー領域ＨＥ２の信号を取得し（Ｓ１５）、取得した信号中のアドレス信号に誤り訂正信号を適用して誤り訂正処理を行う（Ｓ１６）。誤り訂正処理が適正であると（Ｓ１７：ＹＥＳ）、信号再生部１２は、誤り訂正処理により取得されたアドレス信号を、フィールドＦ３（図５（ａ）参照）のアドレス信号として取得し（Ｓ１８）、処理を終了する。

なお、ステップＳ１２、１６では、ヘッダー領域ＨＥ１、ＨＥ２に含まれている誤り訂正信号を用いて、誤り検出処理と誤り訂正処理が行われる。アドレス信号に誤りが検出されない場合、ヘッダー領域ＨＥ１、ＨＥ２に含まれているアドレス信号は適正であると判定される。また、誤りが検出されると、誤り訂正信号を用いた演算により、アドレス信号中の誤りビットが抽出され、当該誤りビットが訂正される。なお、ステップＳ１７の判定がＮＯである場合、コントローラ４０は、当該トラック部分Ｔａに対する走査を、再度、実行する。

図１３（ａ）には、ヘッダー領域ＨＥ１、ＨＥ２に対するアドレス信号の取得処理を示したが、フッター領域ＦＴ１、ＦＴ２に対するアドレス信号の取得処理も図１３（ａ）と同様である。すなわち、フッター領域ＦＴ１、ＦＴ２に対するアドレス信号の取得処理では、図１３（ａ）のステップＳ１１、Ｓ１２が、それぞれ、フッター領域ＦＴ１、ＦＴ２の信号を取得する処理に置き換えられる。

このように、本実施の形態では、ヘッダー領域ＨＥ１、ＨＥ２それぞれ、アドレス信号が記録されているため、ヘッダー領域ＨＥ１からアドレス信号を適正に読み取れなかった場合も、ヘッダー領域ＨＥ２からアドレス信号を取得できる。フッター領域ＦＴ１、ＦＴ２についても同様である。よって、より円滑に、アドレス信号を取得でき、結果、蛍光信号の切出し処理を円滑に進めることができる。

図１３（ｂ）は、トラッキング制御を示すフローチャートである。

信号検出部１１が信号Ｖ３（図５（ａ）参照）を検出すると（Ｓ２１：ＹＥＳ）、サーボ回路５０は、トラッキングサーボ信号を直前の信号値に維持し（Ｓ２２）、時間Ｔｓ１が経過するのを待つ（Ｓ２３）。ここで、時間Ｔｓ１は、ビームスポットＢ１がフィールドＦ５の始端を抜けるのに要する時間に設定される。フィールドＦ５の始端は、試料収容部１０１ｂの境界位置にあるため、この位置において、レーザ光の反射率が大きく変化し、トラッキングエラー信号が大きく乱れやすい。トラッキングエラー信号が乱れると、ビームスポットＢ１の走査位置が、対象トラックから隣のトラックなどに外れてしまう恐れがある。

そこで、本実施の形態では、ビームスポットＢ１がフィールドＦ５の始端を抜けるまでの間、すなわち、時間Ｔｓ１が経過するまでの間、トラッキングサーボ信号を直前の信号値に維持して（Ｓ２２）、トラッキングが外れることを防いでいる。これにより、安定的に、レーザ光でトラック１０２ｃを走査することができる。

時間Ｔｓ１が経過すると（Ｓ２３：ＹＥＳ）、サーボ回路５０は、トラッキングサーボを再開する（Ｓ２４）。その後、時間Ｔｓ２が経過すると（Ｓ２５：ＹＥＳ）、サーボ回路５０は、再びトラッキングサーボ信号を直前の信号値に維持し（Ｓ２６）、時間Ｔｓ３が経過するのを待つ（Ｓ２７）。時間Ｔｓ３が経過すると（Ｓ２７：ＹＥＳ）、サーボ回路５０は、トラッキングサーボを再開する（Ｓ２８）。

ここで、時間Ｔｓ２は、ビームスポットＢ１がフィールドＦ５の終端の直前位置に到達するのに要する時間に設定される。また、時間Ｔｓ３は、ビームスポットＢ１がフィールドＦ５の終端の直前位置からフィールドＦ５の終端を抜けるまでに要する時間に設定される。

このように、ステップＳ２５〜Ｓ２７の処理においてフィールドＦ５の終端付近でトラッキングサーボ信号を維持する目的およびその効果は、ステップＳ２２〜Ｓ２３の処理においてフィールドＦ５の始端付近でトラッキングサーボ信号を維持する目的およびその効果と同様である。すなわち、この処理もまた、フィールドＦ５の終端において、レーザ光の反射率が大きく変化し、トラッキングエラー信号に大きな乱れが生じ易いことを考慮したものである。これらの処理により、トラック１０２ｃを安定的に走査でき、結果、蛍光信号の切出し処理を円滑に進めることができる。

ステップＳ２７では、フィールドＦ５の終端に到達する時間Ｔｓ３が経過したことを判定しているが、フィールドＦ５の終端前に所定の信号をさらに記録し、この信号を検出することにより、処理をステップＳ２８へと移行させてもよい。

図１４（ａ）は、蛍光信号の切出し処理を示すフローチャートである。

信号検出部１１が信号Ｖ３（図５（ａ）参照）を検出すると（Ｓ３１：ＹＥＳ）、切出し部１３は、蛍光信号の切出しを開始する（Ｓ３２）。その後、信号検出部１１が信号Ｖｓ（図５（ａ）参照）を検出すると（Ｓ３３：ＹＥＳ）、切出し部１３は、蛍光信号の切出しを終了する（Ｓ３４）。

なお、図１４（ａ）の処理では、信号Ｖ３が検出されると直ちに蛍光信号の切出しが開始されたが、図１３（ｂ）と同様、信号Ｖ３が検出されてから所定時間（たとえば時間Ｔｓ１）が経過した後に蛍光信号の切出しが開始されるように切出し部１３が構成されてもよい。また、図１４（ａ）の処理では、信号Ｖｓが検出されたことに応じて蛍光信号の切出しが終了されたが、図１３（ｂ）と同様、フィールドＦ５の終端の直前位置のタイミングで蛍光信号の切出しが終了されるように切出し部１３が構成されてもよい。

図１４（ｂ）は、切出し信号の無効化処理を示すフローチャートである。

コントローラ４０は、１つのトラック部分Ｔａを走査する間に、ヘッダー領域ＨＥ１、ＨＥ２から再生されたアドレス信号と、フッター領域ＦＴ１、ＦＴ２から再生されたアドレス信号をそれぞれ取得する（Ｓ４１、４２）。コントローラ４０は、こうして取得した２つのアドレス信号が不一致であるか否かを判定する（Ｓ４３）。２つのアドレス信号が不一致である場合（Ｓ４３：ＹＥＳ）、コントローラ４０は、当該トラック部分Ｔａから切り出された蛍光信号群を無効化し（Ｓ４４）、当該トラック部分Ｔａをレーザ光で再度走査して蛍光信号を切り出す処理を実行する（Ｓ４５）。２つのアドレス信号が一致する場合（Ｓ４３：ＮＯ）、コントローラ４０は、当該トラック部分Ｔａから切り出された蛍光信号群を無効化することなく、処理を終了する。

ステップＳ４１、Ｓ４２で取得したアドレス信号が一致しない場合、試料収容部１０１ｂに重なるグルーブ１１１を走査する間に、レーザ光のビームスポットＢ１がグルーブ１１１から外れて他のグルーブに移動したと考えられる。この場合、その間に切り出した蛍光信号群は、２つのトラック部分に跨がって取得されており、１つのトラック部分から取得された１群の蛍光信号とはならない。

そこで、本実施の形態では、図１４（ｂ）の処理を実行し、試料収容部１０１ｂに重なるグルーブ１１１を走査する間に、レーザ光のビームスポットＢ１がグルーブ１１１から外れて他のグルーブに移動した恐れがある場合は、その間に取得された信号群は無効化され、再度、蛍光信号の切出しが行われる。これにより、１つのトラック部分Ｔａから適正に一群の蛍光信号が取得される。

図１５は、蛍光信号の切り出し処理を説明するための図である。

切出し部１３は、レーザ光がフィールドＦ５を走査する間に、蛍光検出用ピックアップ２００から出力される蛍光信号を、一定周期のタイミング信号（サンプリングクロック）に同期してサンプリングし、各タイミングにおけるサンプル値を取得する。図１５の上段には、サンプリングのためのタイミング信号が示されており、図１５の下段には、同じゾーンで同じエリアに含まれる一群のトラック部分Ｔａ（トラック番号Ｔ０〜Ｔｍ）から切り出された信号群が模式的に示されている。ここでは、１つのトラック部分Ｔａから、ｍ個の信号群ＳＰ１〜ＳＰｋが取得される。

図１５の例では、トラック番号Ｔ１のトラック部分Ｔａがレーザ光で走査される間の、信号ＳＰ５の走査タイミングにおいて、試料中に、マラリアに感染した赤血球が存在していることが想定されている。この場合、トラック番号Ｔ１の信号ＳＰ５のサンプリング値は高く、この信号の周囲の信号のサンプル値も高くなっている。図１５では、サンプル値が高いほどハッチングの濃度が高くなっている。

図１２の画像処理回路２０は、重畳部１４から入力された信号群とアドレス信号に基づいて、同じゾーンで同じエリアに含まれる一群のトラック部分Ｔａの信号群を、走査順およびトラック番号順に並べて１つの試料収容部１０１ｂに対する蛍光画像を生成する。画像処理回路２０は、こうして生成した蛍光画像を解析して、蛍光の輝点の数、すなわち、マラリアに感染した赤血球の数を計数し、その計数値に基づき、試料に含まれる赤血球のマラリア感染率を算出する。画像処理回路２０は、取得した計数値、感染率を蛍光画像とともに、入出力ユニット３０に出力する。これにより、入出力ユニット３０に、蛍光画像やマラリアの検出数およびマラリア感染率等が表示される。

＜実施形態の効果＞
本実施の形態によれば、以下の効果が奏され得る。

図８（ｃ）に示すように、試料から生じた蛍光ＦＬ０は、第１遮光体２１２の開口２１２ａと第２遮光体２１３の開口２１３ａの両方を通過して蛍光検出器２１１へと導かれる。一方、蛍光検出器２１１へと向かう迷光Ｌ１〜Ｌ４の一部は、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３の何れかによって遮光される。また、蛍光の収束光路中に第１遮光体２１２と第２遮光体２１３を配置する構成であるため、蛍光の共焦点の位置にピンホールを配置する場合に比べて、配置や位置調整が容易となる。さらに、蛍光の収束光路中に第１遮光体２１２と第２遮光体２１３を配置する構成であるため、蛍光の共焦点の位置にピンホールを配置する場合のように対物レンズ２０６と蛍光検出器２１１までの光路が長くなることがない。よって、本態様に係る蛍光検出用ピックアップ２００によれば、蛍光以外の迷光を円滑に除去でき、且つ、組み立て作業の簡易化と光学系の小型化図ることができる。

また、図１０（ａ）に示すように、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３とともに、吸光体２１４が配置されているため、２つの開口２１２ａ、２１３ａを通過するような入射角の小さい迷光であっても、吸光体２１４によって除去できる。

また、吸光体２１４により吸収される光の波長帯に、半導体レーザ２０１から出射されるレーザ光の波長帯（４０５ｎｍ付近）が含まれているため、特に問題となりやすい半導体レーザ２０１からのレーザ光による迷光を吸光体２１４によって除去できる。

また、図１０（ａ）に示すように、吸光体２１４に第１遮光体２１２と第２遮光体２１３が固定されて一体化されているため、吸光体２１４と第１遮光体２１２および第２遮光体２１３を光学系に簡易に配置できる。また、吸光体２１４を介して第１遮光体２１２と第２遮光体２１３の相対位置が確定されるため、配置において第１遮光体２１２と第２遮光体２１３の両方を位置調整しなくてもよい。よって、第１遮光体２１２および第２遮光体２１３の配置作業を簡易化できる。

また、図１０（ａ）に示すように吸光体２１４を挟むように第１遮光体２１２と第２遮光体２１３が配置されているため、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３との間の隙間以外の位置に吸光体２１４を配置するためのスペースを確保する必要がない。よって、光学系をコンパクトに収めることができる。

なお、上記のように、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３の間隔Ｄ３を広げるほど、より多くの迷光を第１遮光体２１２と第２遮光体２１３で除去できる。また、図１０（ａ）に示す構成では、蛍光の進行方向における吸光体２１４の厚みが大きいほど吸光体２１４における迷光の吸収能力が高まる。よって、図１０（ａ）のように第１遮光体２１２と第２遮光体２１３で吸光体２１４を挟む構成においては、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３の間隔Ｄ３を広げて吸光体２１４の厚みを大きくすることにより、第１遮光体２１２および第２遮光体２１３による迷光の遮光能力と、吸光体２１４による迷光の遮光能力の両方を同時に高めることができ、迷光をより効率的に除去することができる。

また、図１０（ｂ）に示す構成例では、さらに、試料から生じた蛍光を透過し、蛍光の波長帯以外の波長帯の迷光を反射するフィルタ２１５が配置されているため、２つの開口２１２ａ、２１３ａを通過するような入射角の小さい迷光であっても、フィルタ２１５によって除去できる。よって、さらに迷光が蛍光検出器２１１に入射することを抑止できる。

ここで、開口２１２ａ、２１３ａの両方を通過する角度範囲の迷光を反射するようにフィルタ２１５を構成すれば、フィルタ２１５を複数の誘電体膜から形成する場合に、容易に、且つ、より確実にフィルタ特性を発揮できるように、フィルタ２１５を設計することができる。

＜変更例＞
上記実施の形態では、蛍光を収束させるコリメータレンズ２０４と蛍光検出器２１１との間の光路中に、吸光体２１４が１つだけ配置されたが、２つ以上の吸光体２１４がコリメータレンズ２０４と蛍光検出器２１１との間の光路中に配置されてもよい。たとえば、図１６（ａ）に示すように、２つの吸光体２１４がコリメータレンズ２０４と蛍光検出器２１１との間の光路中に配置されてもよく、あるいは、図１６（ｂ）に示すように、３つの吸光体２１４がコリメータレンズ２０４と蛍光検出器２１１との間の光路中に配置されてもよい。こうすると、複数の吸光体２１４を合わせた厚みを大きくすることができ、２つの開口２１２ａ、２１３ａの両方を通過する迷光をより確実に除去することができる。

図１６（ａ）の構成では、追加される吸光体２１４が、第２遮光体２１３の蛍光検出器２１１側の面に接着剤等により固定され、図１６（ｂ）の構成では、さらに追加される吸光体２１４が、第１遮光体２１２のダイクロイックプリズム２０８側の面に接着剤等により固定される。

なお、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３は、必ずしも吸光体２１４に固定されなくともよく、第１遮光体２１２および第２遮光体２１３と吸光体２１４とが個別に配置されてもよい。また、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３は、必ずしも吸光体２１４を挟むように配置されていなくてもよく、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３との隙間以外の位置に吸光体２１４が配置されてもよい。

また、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３を一体化する場合、必ずしも吸光体２１４を介して第１遮光体２１２と第２遮光体２１３が一体化されなくてもよい。たとえば、別途、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３を支持する支持部材によって、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３が一体化されてもよく、あるいは、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３が橋架されて一体的に形成されてもよい。

また、図１０（ｂ）の構成では、蛍光を収束させるコリメータレンズ２０４と蛍光検出器２１１との間の光路中に、フィルタ２１５が１つだけ配置されたが、２つ以上のフィルタ２１５がコリメータレンズ２０４と蛍光検出器２１１との間の光路中に配置されてもよい。たとえば、図１６（ｂ）に示すように、２つのフィルタ２１５がコリメータレンズ２０４と蛍光検出器２１１との間の光路中に配置されてもよい。図１６（ｂ）の構成では、吸光体２１４の両面にそれぞれフィルタ２１５が形成されている。こうすると、２つの開口２１２ａ、２１３ａの両方を通過する迷光をより一層確実に除去することができる。

なお、フィルタ２１５は、必ずしも吸光体２１４の側面に形成されなくともよく。吸光体２１４とは別体であってもよい。また、フィルタ２１５は、必ずしも第１遮光体２１２と第２遮光体２１３の間に配置されなくともよく、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３との隙間以外の位置にフィルタ２１５が配置されてもよい。さらに、吸光体２１４が省略されて、第１遮光体２１２および第２遮光体２１３とフィルタ２１５のみが配置されてもよい。

また、上記実施の形態では、開口２１２ａ、２１３ａには何も配置されていなかったが、開口２１２ａ、２１３ａの両方または何れか一方に、吸光体やフィルタが配置されてもよい。

たとえば、図１６（ａ）に示すように、開口２１２ａ、２１３ａにそれぞれ嵌まる円柱状の突部２１４ａ、２１４ｂを吸光体２１４の両側面に一体形成し、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３を吸光体２１４に固着する際に、突部２１４ａ、２１４ｂを開口２１２ａ、２１３ａに嵌合させてもよい。こうすると、突部２１４ａ、２１４ｂによって第１遮光体２１２と第２遮光体２１３が位置決めされるため、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３との間の相対位置をより正確に設定できる。

また、フィルタ２１５が吸光体２１４と別体である場合は、図１６（ｂ）に示すように、開口２１２ａにフィルタ２１５を嵌め込んで固定してもよい。

また、図７の光学系では、コリメータレンズ２０４により蛍光が収束されたが、蛍光を収束させる構成はこれに限られるものではなく、蛍光を収束させるための収束レンズが別途光学系に配置されてもよい。

たとえば、図１８に示すように、コリメータレンズ２０４を１／２波長板２０２とＰＢＳ２０３の間に配置し、ダイクロイックプリズム２０８と蛍光検出器２１１との間に蛍光を収束させるための収束レンズ２１６を配置して、蛍光を収束させてもよい。この場合も、第１遮光体２１２と第２遮光体２１３は、蛍光が収束する光路中、すなわち、収束レンズ２１６と蛍光検出器２１１との間の光路中に配置される。

なお、吸光体２１４とフィルタ２１５は、必ずしも蛍光が収束する光路中に配置されなくてもよい。たとえば、図１８の光学系では、ダイクロイックプリズム２０８と収束レンズ２１６との間の平行光路中に吸光体２１４とフィルタ２１５が配置されてもよい。ダイクロイックプリズム２０８と収束レンズ２１６は、励起用のレーザ光の光路と重ならない蛍光の光路中に配置されればよい。

本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

１ … 蛍光検出装置
２０ … 画像処理回路（検出処理部）
２００ … 蛍光検出用ピックアップ
２０４ … コリメータレンズ（収束レンズ）
２１１ … 蛍光検出器
２１２ … 第１遮光体
２１３ … 第２遮光体
２１４ … 吸光体
２１５ … フィルタ（反射フィルタ）
２１６ … 収束レンズ
２２０ … スピンドルモータ（走査部）

Claims (12)

1. 励起用の光を出射する光源と、
   前記光源から出射された光を試料に収束させる対物レンズと、
   前記光が前記試料に照射されることにより生じた蛍光を受光する蛍光検出器と、
   前記蛍光を前記蛍光検出器に収束させる収束レンズと、
   前記収束レンズと前記蛍光検出器との間の光路中に配置された第１遮光体と、
   前記光路中の前記第１遮光体よりも前記蛍光検出器側に配置された第２遮光体と、を備え、
   前記第１遮光体には、前記第１遮光体の配置位置における前記蛍光の断面と略同じ径の開口が形成され、
   前記第２遮光体には、前記第２遮光体の配置位置における前記蛍光の断面と略同じ径の開口が形成されている、
   ことを特徴とする蛍光検出用ピックアップ。
2. 請求項１に記載の蛍光検出用ピックアップにおいて、
   前記２遮光体に形成された前記開口の径は、前記第１遮光体に形成された前記開口の径よりも小さい、蛍光検出用ピックアップ。
3. 請求項１または２に記載の蛍光検出用ピックアップにおいて、
   前記励起用の光の光路と重ならない前記蛍光の光路中に、前記蛍光を透過し、前記蛍光の波長帯以外の波長帯の迷光を吸収する吸光体がさらに配置されている、蛍光検出用ピックアップ。
4. 請求項３に記載の蛍光検出ピックアップにおいて、
   前記吸光体により吸収される光の波長帯に、前記光源から出射される光の波長帯が含まれている、蛍光検出用ピックアップ。
5. 請求項３または４に記載の蛍光検出ピックアップにおいて、
   前記吸光体に前記第１遮光体と前記第２遮光体が固定されている、蛍光検出用ピックアップ。
6. 請求項３ないし５の何れか一項に記載の蛍光検出ピックアップにおいて、
   前記吸光体を挟むように前記第１遮光体と前記第２遮光体が配置されている、蛍光検出用ピックアップ。
7. 請求項３ないし６の何れか一項に記載の蛍光検出ピックアップにおいて、
   前記励起用の光の光路と重ならない前記蛍光の光路中に、前記吸光体が複数配置されている、蛍光検出用ピックアップ。
8. 請求項１ないし７の何れか一項に記載の蛍光検出ピックアップにおいて、
   前記励起用の光の光路と重ならない前記蛍光の光路中に、前記蛍光を透過し、前記蛍光の波長帯以外の波長帯の迷光を反射する反射フィルタがさらに配置されている、蛍光検出用ピックアップ。
9. 請求項８に記載の蛍光検出ピックアップにおいて、
   前記反射フィルタは、前記第１遮光体の前記開口と第２遮光体の前記開口の両方を通過する角度範囲の迷光を反射するように構成されている、蛍光検出用ピックアップ。
10. 請求項８または９に記載の蛍光検出ピックアップにおいて、
    前記励起用の光の光路と重ならない前記蛍光の光路中に、前記反射フィルタが複数配置されている、蛍光検出用ピックアップ。
11. 請求項１ないし１０の何れか一項に記載の蛍光検出ピックアップにおいて、
    前記第１遮光体と前記第２遮光体が一体化されている、蛍光検出用ピックアップ。
12. 請求項１ないし１１の何れか一項に記載の蛍光検出ピックアップと、
    前記対物レンズによって収束された前記光で試料を走査する走査部と、
    前記蛍光検出器から出力される信号に基づいて前記蛍光を検出する検出処理部と、を備える蛍光検出装置。

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