JPH05333286A - Luminous flux flattening optical system - Google Patents

Luminous flux flattening optical system

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JPH05333286A
JPH05333286A JP4139545A JP13954592A JPH05333286A JP H05333286 A JPH05333286 A JP H05333286A JP 4139545 A JP4139545 A JP 4139545A JP 13954592 A JP13954592 A JP 13954592A JP H05333286 A JPH05333286 A JP H05333286A
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JP
Japan
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optical system
light beam
crystal
calcite
light
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JP4139545A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Horiuchi
秀之 堀内
Isao Yamazaki
功夫 山崎
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05333286A publication Critical patent/JPH05333286A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the luminous flux flattening optical system which can irradiate the cell in the flow cell of a flow sight meter with a laser beam having a narrow width, flat central part and high energy density, can be easily produced and is small in size and low in cost and to enable the formation of the laser beam to a larger shape or smaller shape and further to a square shape. CONSTITUTION:The laser beam is expanded or reduced by a condenser lens 2 or an expanding or reducing lens system and is made incident on a calcite crystal 4 to obtain two parallel luminous fluxes 7 and 8 of the polarization directions orthogonal with each other. These luminous fluxes are superposed on each other on an irradiation surface 6. The four luminous fluxes lining up in one row are obtd. by two sheets of calcite crystal plates and are superposed on the irradiation surface. Two sheets of the calcite crystal plates are relatively rotated, by which a square spot is obtd. The calcite crystals are produced by adhering the crystals to a glass substrate 5 for reinforcement, etc., then polishing the substrate. This luminous flux flattening element is inserted between the condenser lens 2 and the irradiation surface 6.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、フローサイトメータに
おいてフローセル中を流れる細胞にレーザ光束を効率良
く照射する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for efficiently irradiating cells flowing in a flow cell with a laser beam in a flow cytometer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のフローサイトメータやレーザ加工
機においてはレーザ光束を効率よく集光することが要請
されている。フローサイトメータではフローセル内を通
過する細胞にレーザビ−ムを照射して細胞からの蛍光強
度または散乱強度を測定して細胞分析を行なう。この場
合、レーザビ−ム強度は一般にガウス型に分布するの
で、レーザビ−ムの中心が細胞を通過する場合と、中心
からずれている場合とでは細胞からの蛍光強度や散乱強
度に違いが生じるので、レーザビ−ムの強度分布を出来
るだけ光平坦にするようにしていた。
2. Description of the Related Art Conventional flow cytometers and laser beam machines are required to efficiently collect a laser beam. In the flow cytometer, cells passing through the flow cell are irradiated with a laser beam to measure fluorescence intensity or scattering intensity from the cells for cell analysis. In this case, since the laser beam intensity is generally distributed in a Gaussian shape, there are differences in fluorescence intensity and scattering intensity from the cell when the center of the laser beam passes through the cell and when it is deviated from the center. The laser beam intensity distribution is made as flat as possible.

【0003】しかし、上記レーザビ−ム強度の平坦化に
より上記信号変動幅を低減できるものの信号強度が平均
的に低下し、検出感度が低まるという問題があった。特
開平1−279487号公報「流動細胞分析装置」およ
び特開平2−315099号公報「粒子分析装置」に
は、レーザビ−ムを2ないし4つに分割して位置をずら
して重ね合わせることにより、光束の平坦部分を拡大し
て上記問題を改善するようにしていた。
However, although the signal fluctuation width can be reduced by flattening the laser beam intensity, there is a problem that the signal intensity is lowered on average and the detection sensitivity is lowered. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-279487, "Flowing Cell Analysis Device" and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-315099, "Particle Analysis Device", laser beams are divided into two or four and the positions are shifted to overlap each other. The flat part of the light flux is enlarged to solve the above problem.

【0004】図2は上記レーザビ−ムを2分割した場合
の光学系の構成図である。直線偏光したレーザビ−ム1
は1/2波長板3によりその偏光方向を回転され、ウォ
ラストンプリズム9により位置がわずかに離れた2つの
光ビ−ム7と8に分離され、集光レンズ2により各分割
光を並行化して重ね合わせるようにする。ウォラストン
プリズム9は光学的に異方性の結晶を2枚、結晶軸方向
を直交させ、張り合わせ面の角度を端面とは非平行にし
て製作され、光ビ−ム7と8の偏光方向を互いに直交さ
せて光束間の干渉を防止する。上記光ビ−ム7と8は入
射光の偏光面の向きに応じた分岐角θで分かれ常光線と
異常光線に対応する。照射面における光のエネルギー密
度分布は2つの光束の和になる。
FIG. 2 is a block diagram of an optical system when the above laser beam is divided into two. Linearly polarized laser beam 1
Is rotated in its polarization direction by the half-wave plate 3 and is separated by the Wollaston prism 9 into two light beams 7 and 8 whose positions are slightly apart from each other. And stack them. The Wollaston prism 9 is made of two optically anisotropic crystals with the crystal axis directions orthogonal to each other and the angle of the bonding surface not parallel to the end surface, and the polarization directions of the optical beams 7 and 8 are The light beams are made orthogonal to each other to prevent interference between light beams. The light beams 7 and 8 are separated by a branch angle θ according to the direction of the plane of polarization of the incident light and correspond to an ordinary ray and an extraordinary ray. The energy density distribution of light on the irradiation surface is the sum of two light fluxes.

【0005】図3(B)の太い線は照射面6上における
光ビ−ム7と8の合成強度分布であり、中心部分の平坦
部分が広くなり、同時にエネルギー密度が増加すること
がわかる。これに対して通常の光学系により平坦部分を
広げようとすると、レーザ光束の分布は図3(A)のよ
うになり中心部のエネルギー密度が低下する。しかし、
上記図2のウォラストンプリズム9は製作が簡単でない
ため高価格であり、また、ウォラストンプリズム9と照
射面6間に集光レンズ2が入るため光学系が長くなると
いう問題があった。また、上記ウォラストンプリズムを
2組使用して光束を4分割することにより光束をさらに
平坦化できるものの、1つおきの光束間に干渉が起るた
め位相までを考慮した調整が必要となるという問題があ
った。
The thick line in FIG. 3 (B) is the combined intensity distribution of the light beams 7 and 8 on the irradiation surface 6, and it can be seen that the flat portion in the central portion becomes wider and at the same time the energy density increases. On the other hand, when an attempt is made to widen the flat portion by an ordinary optical system, the distribution of the laser light flux becomes as shown in FIG. But,
The Wollaston prism 9 of FIG. 2 is expensive because it is not easy to manufacture, and the optical system becomes long because the condenser lens 2 is inserted between the Wollaston prism 9 and the irradiation surface 6. Further, although it is possible to further flatten the light flux by dividing the light flux into four by using two sets of the Wollaston prisms described above, it is necessary to make an adjustment considering the phase because interference occurs between every other light flux. There was a problem.

【0006】特開昭59−69728号公報には上記ウ
ォラストンプリズム(図2)の問題を改善する方法が開
示されている。すなわち、厚さの異なる複屈折結晶板と
1/2波長板を組合せたものにレ−ザ光を照射して出射
光を2分割し、さらに上記複屈折結晶板と1/2波長板
を組合せたものそれぞれ交互に複数個設けてレ−ザ光を
複数の出射光に分離して短軸と長軸との比の小さい楕円
状ビ−ムとし、走査時の反射強度を強めるようにしてい
る。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-69728 discloses a method for improving the problem of the Wollaston prism (FIG. 2). That is, a combination of a birefringent crystal plate and a ½ wavelength plate having different thicknesses is irradiated with laser light to divide the emitted light into two, and the above birefringent crystal plate and ½ wavelength plate are combined. A plurality of laser beams are alternately provided to separate the laser light into a plurality of emitted lights to form an elliptical beam having a small ratio of the short axis and the long axis, thereby enhancing the reflection intensity during scanning. ..

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭59−69
728号公報に開示の方法には、レ−ザビ−ムを微小ス
ポット化して楕円状ビ−ムの形をさらに平坦で鋭くする
方法については開示されていなかった。また、レ−ザビ
−ムのスポットサイズを拡大、縮小して出力ビ−ムサイ
ズを自由に調節できないという問題もあった。さらに、
分割したしたレ−ザビ−ムの配置を上記一列の他に四角
形その他の形に各光間の相互干渉なく配列することもで
きなかった。本発明の目的は、上記分割したしたレ−ザ
ビ−ムのサイズや配置を調節することにより、フローサ
イトメータのフローセル中の各種の細胞にレーザ光束を
効率良く照射することができる小型、低価格で製作容易
な光束平坦化光学系を提供することにある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
The method disclosed in Japanese Patent No. 728 does not disclose a method in which the laser beam is made into a minute spot to make the shape of the elliptical beam more flat and sharp. There is also a problem that the output beam size cannot be freely adjusted by enlarging or reducing the spot size of the laser beam. further,
It was also impossible to arrange the divided laser beams in a rectangular shape or the like other than the above-mentioned one row without mutual interference between the lights. It is an object of the present invention to adjust the size and arrangement of the divided laser beams so that various cells in a flow cell of a flow cytometer can be efficiently irradiated with a laser beam, which is small in size and low in cost. It is to provide a light beam flattening optical system that is easy to manufacture.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、1/2波長板とカルサイト(方解石)結晶等の複屈
折性を有する光学結晶の前に上記入射光束を縮小あるい
は拡大する集光レンズまたは縮小・拡大光学系を設ける
ようにする。また、上記1/2波長板および複屈折性光
学結晶を光軸にそって複数組設けるようにする。また、
上記集光レンズにシリンドリカルレンズを用いるように
する。
In order to solve the above-mentioned problems, a collection for reducing or expanding the incident light beam is provided in front of a half-wave plate and an optical crystal having a birefringence such as a calcite (calcite) crystal. Provide an optical lens or a reduction / enlargement optical system. In addition, a plurality of sets of the half-wave plate and the birefringent optical crystal are provided along the optical axis. Also,
A cylindrical lens is used as the condenser lens.

【0009】さらに、第1の1/2波長板と第1の複屈
折性光学結晶により入射光束を2つに分離し、第2の1
/2波長板により45°回転して第2の複屈折性光学結
晶により一列に配列する4つの光束に分離するようにす
る。また、第1の複屈折性光学結晶に対して第2の複屈
折性光学結晶を90°回転して配置し、入射光束を四角
形状の4つの光束に分離するようにする。また、フロー
サイトメータ装置においては入射光束を上記光束平坦化
光学系を通して細胞に照射するようにする。
Further, the incident light beam is separated into two by the first half-wave plate and the first birefringent optical crystal, and the second light beam is divided into two.
The second birefringent optical crystal is rotated by 45 ° by a / 2 wavelength plate so that it is separated into four light beams arranged in a line. Further, the second birefringent optical crystal is rotated by 90 ° with respect to the first birefringent optical crystal so as to separate the incident light flux into four rectangular light fluxes. Further, in the flow cytometer device, the incident light flux is applied to the cells through the light flux flattening optical system.

【0010】[0010]

【作用】上記集光レンズまたは縮小・拡大光学系は入射
光束を縮小あるいは拡大して1/2波長板と複屈折性光
学結晶に入射する。また、上記シリンドリカルレンズは
入射光のスポット形状を扁平に変化する。また、上記複
数組の1/2波長板と複屈折性光学結晶は入射光束を複
数に分割する
The condenser lens or the reduction / enlargement optical system reduces or enlarges the incident light beam and makes it enter the half-wave plate and the birefringent optical crystal. Further, the cylindrical lens changes the spot shape of incident light into a flat shape. Further, the plurality of sets of half-wave plates and the birefringent optical crystal divide the incident light beam into a plurality of beams.

【0011】また、第1の1/2波長板と第1の複屈折
性光学結晶により入射光束を2つに分離し、第2の1/
2波長板により45°回転して第2の複屈折性光学結晶
に入射することにより入射光束を一列配列の4つの光束
に分離する。また、第1の複屈折性光学結晶に対して第
2の複屈折性光学結晶を90°回転することにより、入
射光束を四角形状の4つの光束に分離する。また、フロ
ーサイトメータ装置においては上記光束平坦化光学系に
より得られた入射光束を細胞に照射する。
The first 1/2 wavelength plate and the first birefringent optical crystal split the incident light beam into two,
The incident light flux is split into four light fluxes arranged in a row by being rotated by 45 ° by the two-wavelength plate and being incident on the second birefringent optical crystal. Further, by rotating the second birefringent optical crystal by 90 ° with respect to the first birefringent optical crystal, the incident light flux is separated into four rectangular light fluxes. Further, in the flow cytometer device, cells are irradiated with the incident light flux obtained by the light flux flattening optical system.

【0012】[0012]

【実施例】【Example】

[実施例1]図1は本発明による光束平坦化光学系実施
例の構成図である。直線偏光したレーザ光束1は集光レ
ンズ2により集光されて1/2波長板3を通過し、カル
サイト(方解石)結晶4に入射される。カルサイト結晶
4の厚みが薄い場合にはカルサイト結晶4は補強光学ガ
ラス5により補強され、十分な厚さがある場合には補強
ガラス5を省略することができる。
[Embodiment 1] FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a light beam flattening optical system according to the present invention. The linearly polarized laser beam 1 is condensed by the condenser lens 2, passes through the half-wave plate 3, and is incident on the calcite (calcite) crystal 4. When the calcite crystal 4 is thin, the calcite crystal 4 is reinforced by the reinforcing optical glass 5, and when the calcite crystal 4 has a sufficient thickness, the reinforcing glass 5 can be omitted.

【0013】レーザ光束1はカルサイト結晶4により偏
光方向が互い直交する異常光線7と常光線8に分離され
それぞれ光軸と平行に出射する。常光線8はカルサイト
結晶中を直進し、異常光線7は結晶中で光軸と約6°曲
げられる。異常光線7と常光線8間の距離dはカルサイ
ト結晶の厚さtに比例し、式(1)のように表される。 d=t・tan6° (1)
The laser light beam 1 is separated by a calcite crystal 4 into an extraordinary ray 7 and an ordinary ray 8 whose polarization directions are orthogonal to each other, and each is emitted in parallel to the optical axis. The ordinary ray 8 goes straight through the calcite crystal, and the extraordinary ray 7 is bent about 6 ° with the optical axis in the crystal. The distance d between the extraordinary ray 7 and the ordinary ray 8 is proportional to the thickness t of the calcite crystal and is represented by the equation (1). d = t · tan6 ° (1)

【0014】また、1/2波長板3は入射光束1の偏光
方向を45°回転させるのでカルサイト結晶4から出射
する常光線8と異常光線7の偏光方向は互いに直交して
相互に干渉することがなくなり、また、照射面6におけ
る異常光線7と常光線8のエネルギー強度が揃うので、
図3(B)に示すように照射面6における光のエネルギ
ー密度分布を両光束の和にすることができる。本発明で
は、集光レンズ2によりレーザ光束1を微細スポットに
集光するので異常光線7と常光線8もそれぞれ微細化さ
れ、照射面6上に形成される楕円光の分布を幅狭く鋭い
ものにすることができる。常光線7と常光線8の各スポ
ットサイズはレーザ光束1のサイズと集光レンズ2の焦
点距離により設定する。
Since the half-wave plate 3 rotates the polarization direction of the incident light beam 1 by 45 °, the polarization directions of the ordinary ray 8 and the extraordinary ray 7 emitted from the calcite crystal 4 are orthogonal to each other and interfere with each other. And the energy intensities of the extraordinary ray 7 and the ordinary ray 8 on the irradiation surface 6 are the same,
As shown in FIG. 3B, the energy density distribution of light on the irradiation surface 6 can be the sum of both light fluxes. In the present invention, since the laser beam 1 is condensed into a fine spot by the condenser lens 2, the extraordinary ray 7 and the ordinary ray 8 are also miniaturized, and the distribution of the elliptical light formed on the irradiation surface 6 is narrow and sharp. Can be The spot sizes of the ordinary ray 7 and the ordinary ray 8 are set by the size of the laser beam 1 and the focal length of the condenser lens 2.

【0015】また、上記エネルギー密度分布の形は使用
目的に応じて変える必要がある。エネルギー密度分布の
中心部を幅狭く出来るだけ平坦にする場合には集光レン
ズ2により常光線7と常光線8の各スポットサイズを小
さくし、同時にカルサイト結晶4の厚みを薄くして距離
dも小さくするようにする。また、エネルギー密度分布
を幅広く平坦にする場合には集光レンズ2により常光線
7と常光線8の各スポットサイズを広げ、同時にカルサ
イト結晶4の厚みを厚くして距離dを大きくするように
する。
Further, the shape of the above energy density distribution needs to be changed according to the purpose of use. When the central part of the energy density distribution is made as narrow as possible and as flat as possible, each spot size of the ordinary ray 7 and the ordinary ray 8 is made small by the condenser lens 2, and at the same time, the thickness of the calcite crystal 4 is made thin to make the distance d Also try to make it smaller. When the energy density distribution is wide and flat, the spot size of the ordinary ray 7 and the ordinary ray 8 is expanded by the condenser lens 2, and at the same time, the thickness of the calcite crystal 4 is increased to increase the distance d. To do.

【0016】カルサイト結晶4は補強光学ガラス5に接
着後、所定の厚さまで研磨して製作する。カルサイト結
晶4の厚みが薄い場合には補強光学ガラス5によりカル
サイト結晶4補強するようにしてその製作を容易化す
る。また、1/2波長板3とカルサイト結晶4を集光レ
ンズ2と照射面6間に組み込むため光軸方向の長さを比
較的短くすることができ、光学系を小さく構成すること
ができる。また、常光線8と異常光線7間の距離dはカ
ルサイト結晶4の面上の位置に依存しないからカルサイ
ト結晶4に入射するレ−ザ光束の位置調整を省略して組
立調整工程を簡素化することができる。
The calcite crystal 4 is manufactured by adhering it to the reinforcing optical glass 5 and then polishing it to a predetermined thickness. When the calcite crystal 4 is thin, the reinforcing optical glass 5 reinforces the calcite crystal 4 to facilitate its production. Further, since the half-wave plate 3 and the calcite crystal 4 are incorporated between the condenser lens 2 and the irradiation surface 6, the length in the optical axis direction can be made relatively short and the optical system can be made small. .. Further, since the distance d between the ordinary ray 8 and the extraordinary ray 7 does not depend on the position on the surface of the calcite crystal 4, the position adjustment of the laser beam incident on the calcite crystal 4 is omitted and the assembly adjustment process is simplified. Can be converted.

【0017】ただし、集光レンズ2の焦点合わせと、1
/2波長板3の偏光方向とカルサイト結晶4の角度を調
整する作業は必要である。なお、1/2波長板3は集光
レンズ2の手前に設けることもできる。以上により、製
作、調整等が容易で、コンパクトな光束平坦化光学系を
安価に提供することができる。
However, when focusing the condenser lens 2,
The work of adjusting the polarization direction of the / 2 wave plate 3 and the angle of the calcite crystal 4 is necessary. The half-wave plate 3 may be provided in front of the condenser lens 2. As described above, it is possible to provide a compact light beam flattening optical system that is easy to manufacture and adjust, and is inexpensive.

【0018】[実施例2]図4は本発明による他の光束
平坦化光学系実施例の構成図であり、幅の広い楕円光束
を得ることができる。図4においては、凹レンズ26と
凸レンズ27よりなるビ−ム拡大光学系の焦点距離を調
整して集光レンズ2に入射する光ビ−ムの大きさを拡大
する。
[Embodiment 2] FIG. 4 is a diagram showing the construction of another embodiment of the light beam flattening optical system according to the present invention, in which a wide elliptical light beam can be obtained. In FIG. 4, the focal length of the beam expanding optical system composed of the concave lens 26 and the convex lens 27 is adjusted to expand the size of the optical beam incident on the condenser lens 2.

【0019】[実施例3]図5は本発明による光束平坦
化光学系の他の実施例の構成図である。図5において
は、集光レンズ2の替わりに2枚のシリンドリカルレン
ズ10と同11を用いて光束平坦化方向と平坦化しない
方向の光束集光サイズを別個に決定するようにしてい
る。すなわち、シリンドリカルレンズ10により光束平
坦化方向の光束幅を決め、シリンドリカルレンズ11に
より光束平坦化方向に直交する方向の光束幅を決定す
る。なお、光束平坦化方向に直交する方向の光束幅がシ
リンドリカルレンズ11の面内に納まる場合にはシリン
ドリカルレンズ11をカルサイト結晶4と照射面6の間
に挿入するようにしてもよい。
[Embodiment 3] FIG. 5 is a schematic view of another embodiment of the light beam flattening optical system according to the present invention. In FIG. 5, instead of the condenser lens 2, two cylindrical lenses 10 and 11 are used to separately determine the light flux converging size in the light beam flattening direction and the light beam non-flattening direction. That is, the cylindrical lens 10 determines the light beam width in the light beam flattening direction, and the cylindrical lens 11 determines the light beam width in the direction orthogonal to the light beam flattening direction. If the light flux width in the direction orthogonal to the light beam flattening direction is within the surface of the cylindrical lens 11, the cylindrical lens 11 may be inserted between the calcite crystal 4 and the irradiation surface 6.

【0020】[実施例4]図6は本発明による光束平坦
化光学系の他の実施例の構成図であり、カルサイト結晶
を2個使用し、1/2波長板20によりカルサイト結晶
4から出た常光線および異常光線の偏光方向を再び45
°回転させると、照射面6に4つの光束が1列に並んで
集光されるので、カルサイト結晶4と21の厚さを適当
に選択して分離した4つの光束を重ね合わせることによ
り、さらに優れた光束平坦特性を得ることができる。こ
のとき、隣合う光束の偏光方向は直交するため、隣合う
光束同士の干渉が起こらない。1つ置きの光束間では偏
光方向が一致するため干渉が発生するがその強度は小さ
い。なお、22はカルサイト結晶21を補強する補強光
学ガラスである。
[Embodiment 4] FIG. 6 is a constitutional view of another embodiment of the light beam flattening optical system according to the present invention, in which two calcite crystals are used and a half-wave plate 20 is used to form the calcite crystal 4. The ordinary and extraordinary rays from
When rotated by °, the four light beams are condensed on the irradiation surface 6 side by side in one line, so by appropriately selecting the thicknesses of the calcite crystals 4 and 21 and superimposing the separated four light beams, Further excellent light flux flatness characteristics can be obtained. At this time, since the polarization directions of the adjacent light beams are orthogonal to each other, the adjacent light beams do not interfere with each other. Interference occurs because the polarization directions of the other light fluxes are the same, but the intensity is small. Reference numeral 22 is a reinforced optical glass that reinforces the calcite crystal 21.

【0021】また、第1のカルサイト結晶4に対して第
2のカルサイト結晶21を90°回転して配置すると4
つの光束を四角形に配置することができ、この4つの光
束を重ね合わせて正方形スポットを得ることができる。
このような正方形のスポットはレ−ザ光束を大きな細胞
に一様に照射する場合にとくに有効である。
Further, when the second calcite crystal 21 is rotated by 90 ° with respect to the first calcite crystal 4, it is 4
The four light beams can be arranged in a quadrangle, and the four light beams can be overlapped to obtain a square spot.
Such a square spot is particularly effective when a large cell is uniformly irradiated with the laser beam.

【0022】なお、本発明は上記各カルサイト結晶と同
様の性質を有する光学材料についても同様に適用するこ
とができる。また、本発明の適用範囲はフローサイトメ
ータばかりでなく、レーザ加工機やレーザプリンタなど
光束平坦化が必要な光学系に対し応用できる。
The present invention can also be applied to optical materials having the same properties as the above calcite crystals. Further, the application range of the present invention can be applied not only to flow cytometers but also to optical systems such as laser beam machines and laser printers that require flattening of light flux.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明により以下の効果を有する光束平
坦化光学系を提供し、例えばフローサイトメータにおけ
るレーザ光束の集光効率とその一様性を改善して細胞か
らの蛍光または散乱検出信号の変動を低減し、検出感度
を向上することができる。 (1)集光レンズまたは縮小光学系によりレーザ光束を
小さく集光し、1/2波長板とカルサイト結晶により光
束を分離するので、幅が狭く中心部が平坦でエネルギー
密度が高い光スポットを得ることができる。
According to the present invention, there is provided a light beam flattening optical system having the following effects, for example, the efficiency of collecting a laser light beam in a flow cytometer and its uniformity are improved to detect a fluorescence or scattering detection signal from a cell. Fluctuation can be reduced and detection sensitivity can be improved. (1) A laser beam is condensed into a small amount by a condenser lens or a reduction optical system, and is separated by a half-wave plate and a calcite crystal, so that a light spot with a narrow width and a flat center portion and a high energy density is formed. Obtainable.

【0024】(2)上記光スポット発生用の厚さの薄い
カルサイト結晶を、予め補強用ガラス基板に接着したカ
ルサイト結晶を研磨することにより容易に製作すること
ができる。 (3)拡大・縮小光学系部分を用いることにより光スポ
ットの形状を自在に拡大、縮小することができる。
(2) The calcite crystal having a small thickness for generating the light spot can be easily manufactured by polishing the calcite crystal previously bonded to the reinforcing glass substrate. (3) The shape of the light spot can be freely enlarged or reduced by using the enlargement / reduction optical system portion.

【0025】(4)光スポットの形状はカルサイト結晶
面の光軸位置によらないので光軸位置調整を省略するこ
とができる。 (5)光束平坦化素子の構成が簡単なため製作が容易で
あり、集光レンズと照射面の間に光束平坦化素子を挿入
できるため、光学系全体を小型化できる。 (6)2枚のカルサイト結晶板を相対的に回転させるこ
とによりスポット形状を正方形化することができる。
(4) Since the shape of the light spot does not depend on the optical axis position of the calcite crystal plane, the adjustment of the optical axis position can be omitted. (5) Since the light flux flattening element has a simple structure, it is easy to manufacture, and since the light flux flattening element can be inserted between the condenser lens and the irradiation surface, the entire optical system can be downsized. (6) The spot shape can be made square by relatively rotating the two calcite crystal plates.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による光束平坦化光学系の構成図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram of a light beam flattening optical system according to the present invention.

【図2】従来のウォラストンプリズムを使用した光束平
坦化光学系の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a light beam flattening optical system using a conventional Wollaston prism.

【図3】光束を平坦化する光ビ−ムの強度分布図であ
る。
FIG. 3 is an intensity distribution diagram of a light beam that flattens a light beam.

【図4】本発明による他の光束平坦化光学系の構成図で
ある。
FIG. 4 is a configuration diagram of another light beam flattening optical system according to the present invention.

【図5】シリンドリカルレンズを使用した本発明の光束
平坦化光学系の構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a light beam flattening optical system of the present invention using a cylindrical lens.

【図6】4光束による本発明の光束平坦化光学系の構成
図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a light beam flattening optical system of the present invention using four light beams.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…レーザ光束、2…集光レンズ、3、20…1/2波
長板、4、21…カルサイト結晶、5、22…補強ガラ
ス板、6…照射面、7…異常光線、8…常光線、9…ウ
ォラストンプリズム、10、11…シリンドリカルレン
ズ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser beam, 2 ... Condensing lens, 3, 20 ... 1/2 wavelength plate, 4, 21 ... Calcite crystal, 5, 22 ... Reinforcing glass plate, 6 ... Irradiation surface, 7 ... Extraordinary ray, 8 ... Rays, 9 ... Wollaston prism, 10, 11 ... Cylindrical lens.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1/2波長板とカルサイト(方解石)結
晶等の複屈折性を有する光学結晶により入射光束を常光
線と異常光線に分離して照射面上にて重ねあわせる光束
平坦化光学系において、上記光学結晶の前に上記入射光
束を縮小あるいは拡大する集光レンズまたは縮小・拡大
光学系を設けたことを特徴とする光束平坦化光学系。
1. A light beam flattening optic which separates an incident light beam into an ordinary ray and an extraordinary ray by a half-wave plate and an optical crystal having a birefringence such as a calcite (calcite) crystal and superimposes them on an irradiation surface. In the system, a light flux flattening optical system characterized in that a condenser lens or a reduction / enlargement optical system for reducing or expanding the incident light beam is provided in front of the optical crystal.
【請求項2】 請求項1において、上記1/2波長板お
よび複屈折性光学結晶を光軸にそって複数組設けたこと
を特徴とする光束平坦化光学系。
2. The light beam flattening optical system according to claim 1, wherein a plurality of sets of the half-wave plate and the birefringent optical crystal are provided along the optical axis.
【請求項3】 請求項1または2において、上記集光レ
ンズをシリンドリカルレンズとしたことを特徴とする光
束平坦化光学系。
3. A light beam flattening optical system according to claim 1, wherein the condenser lens is a cylindrical lens.
【請求項4】 請求項2において、上記入射光束を第1
の1/2波長板と第1の複屈折性光学結晶により2つの
光束に分離し、第2の1/2波長板により45°回転し
て第2の複屈折性光学結晶により一列に配列する4つの
光束に分離するようにしたことを特徴とする光束平坦化
光学系。
4. The incident light flux according to claim 2,
Is divided into two light fluxes by the ½ wavelength plate and the first birefringent optical crystal, rotated by 45 ° by the second ½ wavelength plate, and arranged in line by the second birefringent optical crystal. A light beam flattening optical system characterized in that the light beam is split into four light beams.
【請求項5】 請求項2において、第1の複屈折性光学
結晶に対して第2の複屈折性光学結晶を90°回転して
配置して、上記入射光束を四角形状に配置された4つの
光束に分離するようにしたことを特徴とする光束平坦化
光学系。
5. The optical system according to claim 2, wherein the second birefringent optical crystal is rotated by 90 ° with respect to the first birefringent optical crystal, and the incident light flux is arranged in a square shape. A light beam flattening optical system characterized by being divided into two light beams.
【請求項6】 入射光束を請求項1ないし5に記載の光
束平坦化光学系を通して細胞に照射するようにしたこと
を特徴とするフローサイトメータ装置。
6. A flow cytometer device characterized in that an incident light beam is applied to cells through the light beam flattening optical system according to any one of claims 1 to 5.
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