陣列光學器件的製作方法

2023-05-22 12:37:16

陣列光學器件的製作方法
【專利摘要】本發明公開一種儀器，具有包括物鏡系統的透鏡系統。所述物鏡系統被布置在光源和多個反應區域之間。所述物鏡系統包括場透鏡陣列和光瞳面，其中所述光瞳面和所述光源位於場透鏡陣列的相對側。場透鏡陣列被布置在所述光源與所述多個反應區域之間，所述場透鏡陣列包括多個場透鏡陣列元件，其中場透鏡陣列中的任意一個場透鏡陣列元件的曲率半徑、曲率中心的厚度和位置是可變的，並且布置在所述光源和所述反應區域之間的光束路徑中，從而所述場透鏡陣列元件的任何一個能夠將位於所述光源和所述場透鏡陣列之間的光瞳光圈成像到位於所述光瞳面上的光瞳，其中位於光瞳面上的光瞳的陣列由場透鏡陣列產生。
【專利說明】陣列光學器件
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於生物液體的光度測量的儀器，所述儀器包括光源、檢測器和 透鏡系統，其中所述透鏡系統包括場透鏡陣列。
【背景技術】
[0002]用於擴增儀器的透鏡系統在本領域是眾所周知的。這樣的透鏡系統的一個例子在 US7, 906，767中示出。該透鏡系統包括:場透鏡、場透鏡陣列和光瞳透鏡陣列。
[0003]本發明提供了一種改進的透鏡系統，用於核酸擴增的儀器。

【發明內容】

[0004]公開一種儀器，包括:
[0005]具有多個空間隔開的反應區域的塊；
[0006]發射包括至少一個激發頻率的光的光源；
[0007]包括物鏡系統的透鏡系統，其中所述物鏡系統被布置在光源和多個反應區域之 間，所述物鏡系統包括場透鏡陣列和光瞳面，其中所述光瞳面和所述光源位於場透鏡陣列 的相對側，其中所述場透鏡陣列被布置在所述光源與所述多個反應區域之間，所述場透鏡 陣列包括多個場透鏡陣列元件，其中場透鏡陣列中的任意一個場透鏡陣列元件的曲率半 徑、曲率中心的厚度和位置是可變的，並且布置在所述光源和所述反應區域之間的光束路 徑中，從而所述場透鏡陣列元件的任何一個能夠將位於所述光源和所述場透鏡陣列之間的 光瞳光圈(pupil stop)成像到位於所述光瞳面上的光瞳,其中位於光瞳面上的光瞳的陣列 由所述場透鏡陣列產生，
[0008]檢測器，布置來接收從多個反應區域發射的發射光束，
[0009]其中所述物鏡系統被進一步布置在所述多個反應區域和所述檢測器之間，並且其 中所述透鏡系統另外還包括在所述場透鏡陣列和所述檢測器之間的發射光物鏡，使得反應 區域在檢測器上成像。
[0010]在本發明的另一方面，公開一種同時檢測包含在多個反應位點的至少一個的至少 一種分析物(analyte)的方法,包括將所述分析物的任一個與包括染料的分子反應的步驟。 它進一步包括:利用激發光束照射所述染料的步驟。
[0011]激發光束通過布置在光源和多個反應區域之間的物鏡系統，該物鏡系統包括場透 鏡陣列和光瞳面，其中所述光瞳面和所述光源位於場透鏡陣列的相對側，其中所述場透鏡 陣列被布置在所述光源與所述多個反應區域之間，所述場透鏡陣列包括多個場透鏡陣列元 件，其中場透鏡陣列中的任意一個場透鏡陣列元件的曲率半徑、曲率中心的厚度和位置是 可變的，並且布置在所述光源和所述反應區域之間的光束路徑中，從而所述場透鏡陣列元 件的任何一個能夠將位於所述光源和所述場透鏡陣列之間的光瞳光圈成像到位於所述光 瞳面上的光瞳，其中位於光瞳面上的光瞳的陣列由所述場透鏡陣列產生。所述方法進一步 包括以下步驟:使用檢測器檢測由所述染料發射的發射光束，其中，所述發射光束通過所述物鏡系統，並且通過布置在所述物鏡系統和所述檢測器之間的發射光物鏡聚焦到所述檢測器。
[0012]在本發明的再一方面，提供一種利用激發光束照明多個空間隔開的區域的方法， 該方法包括提供儀器。所述儀器包括光源、布置在光源和多個反應區域之間的透鏡系統、和 包括多個空間隔開的反應區域的塊。反應區域的至少一個包括樣本。該透鏡系統包括物鏡 系統，其包括場透鏡陣列和光瞳面。該方法還包括利用光源產生激發光束，並且傳遞激發光 束通過透鏡系統，其中在所述場透鏡陣列的場平面上聚焦的激發光的任一簇被分成至少兩 個光束。通過傳遞所述至少兩個光束通過所述光瞳透鏡陣列，將所述至少兩個光束定向到 所述反應區域的場平面，從而照射包括在所述反應區域中的所述樣本。然後發射光束從所 述反應區域傳遞通過所述物鏡系統。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1示出示範的透鏡系統，具有包括多個場透鏡陣列元件的場透鏡陣列，其中，在 場透鏡陣列中的所述場透鏡陣列元件的曲率半徑、曲率中心的厚度和位置是可變的。
[0014]圖2示出透鏡系統，具有包括多個場透鏡陣列元件的場透鏡陣列和光瞳透鏡陣 列，其中，在場透鏡陣列中的所述場透鏡陣列元件的曲率半徑、曲率中心的厚度和位置是可 變的。
[0015]圖3a)和b)示出具有可變的曲率半徑、厚度和中心的場透鏡。
[0016]圖4示出具有光源和光學系統的儀器。
【具體實施方式】
[0017]公開一種儀器，包括:
[0018]具有多個空間隔開的反應區域的塊；
[0019]發射包括至少一個激發頻率的光的光源；
[0020]包括物鏡系統的透鏡系統，其中所述物鏡系統被布置在光源和多個反應區域之 間，所述物鏡系統包括場透鏡陣列和光瞳面，其中所述光瞳面和所述光源位於場透鏡陣列 的相對側，其中所述場透鏡陣列被布置在所述光源與所述多個反應區域之間，所述場透鏡 陣列包括多個場透鏡陣列元件，其中場透鏡陣列中的任意一個場透鏡陣列元件的曲率半 徑、曲率中心的厚度和位置是可變的，並且布置在所述光源和所述反應區域之間的光束路 徑中，從而所述場透鏡陣列元件的任何一個能夠將位於所述光源和所述場透鏡陣列之間的 光瞳光圈成像到位於所述光瞳面上的光瞳，其中位於光瞳面上的光瞳的陣列由所述場透鏡 陣列產生，
[0021]檢測器，布置來接收從多個反應區域發射的發射光束，
[0022]其中所述物鏡系統被進一步布置在所述多個反應區域和所述檢測器之間，並且其 中所述透鏡系統另外還包括在所述場透鏡陣列和所述檢測器之間的發射光物鏡，使得反應 區域在檢測器上成像。
[0023]這裡使用的術語「光源」可以是任何類型的照明器，其能夠用於待分析的樣本中產 生的發光的激發。本發明的光源可以是初級或次級光源，其中初級光源將電、電磁、化學、 熱、動能或任何其他形式的能量改變為適合激發樣本中的標記分子的光，包括如基於螢光團的發光LED。次級光源是這樣的光源,其將光束的形狀、方向和均勻性轉換成另一種光束。 它可以是白色源，或可以只包含單個波長、多個波長或一個或多個波長帶或它們的組合。典 型的光源是白熾燈、氣體放電燈或包括有機發光二極體(OLED)的發光二極體(LED)。
[0024]本文所用的術語「檢測器」涉及多個單獨的檢測位點(它們位於場平面的圖像的圖 像平面中)的特定安排。每個單獨的檢測位點是能夠捕獲光並且將光強度轉換成相應的電 信號的設備。源自井或小瓶(vial)或反應區域中包含的每個樣本的螢光的圖像與至少一 個檢測位點重合。不同的螢光發光光錐(pencil)全部由不同的檢測位點捕獲。
[0025]術語「發光束」和「發光光錐」涉及源自發光的光束，該發光通過在井或反應區域 中包括的樣本中的標記分子的激發而產生。「發光光錐」包括源自包括樣本的一個井或小瓶 或反應區域的所有光束。
[0026]「物鏡系統」包括一個或多個透鏡或透鏡陣列和可選的反射鏡或其它光學元件，其 位於場平面和多個單獨的檢測位點的安排之間的光束路徑中，目的在於產生跨越概念或物 理光瞳的場平面的清晰的圖像到圖像平面上，圖像平面可能會或可能不會與單獨的檢測位 點的安排的表面重合。
[0027]術語「場透鏡陣列」涉及所有安置在或接近於光學系統中的場平面的場透鏡的二 維陣列。該陣列包括多於一個的場透鏡陣列元件。「場透鏡陣列元件」是單獨的場透鏡。場 平面是清晰成像到檢測器上的平面。因此，場平面總是位於形成物體平面的清晰圖像的地 方。光學系統可以包括物體平面的一個或多個清晰的中間圖像，因此，包括一個或多個場平 面。此外，該場平面是其中每個發光光錐聚焦成點的位置。因此，位於場平面的每個透鏡不 具有朝向這些發光光錐的折射力。因而，場透鏡不聚集光束，其偏轉光束。如果場透鏡沒有 精確地位於在該場平面，而是位於靠近該場平面，如果其聚焦力(這取決於鏡頭的焦距和它 與場平面的距離)與光束直徑比較較小，則它仍然是場透鏡，從而透鏡的主效應是偏轉而不 是聚焦。
[0028]本文所用的術語「光瞳面」涉及其中一個或多個物理的光瞳光圈或這樣的一個或 多個光瞳光圈的圖像或光瞳所處的平面，包括激發光的光瞳光圈和發射光的光瞳光圈。光 瞳光圈涉及物理孔徑光圈。對於每個光瞳光圈，存在一個或多個光瞳，其為光瞳光圈的圖 像。每個光瞳光圈位於靠近光源或檢測器。因此，光瞳面與光瞳光圈或光瞳重合，並且在下 一光瞳面中的光瞳的圖像定義照明物體的光束的最寬的直徑，或將物體成像在檢測器上的 光束的最寬的直徑。
[0029]術語「曲率半徑」涉及對應於場透鏡陣列元件的曲率的半徑。同樣地，術語「曲率 的中心位置」涉及對應於場透鏡陣列元件的曲率的中心位置。因此，每個場透鏡陣列元件的 曲率半徑、曲率的中心位置和厚度可以進行調整，使得單獨的光學力(power)和光成形特徵 被優化。
[0030]可以通過光線追蹤(本領域技術人員眾所周知的方法)實現場透鏡陣列元件的曲 率計算和球面中心的計算。然後通過注射成型塑料或成型玻璃(這也是本領域技術人員公 知的方法)來生產本發明的場透鏡陣列。
[0031]如上所述，場透鏡陣列包括多個場透鏡陣列元件。在場透鏡陣列中的任意一個場 透鏡陣列元件的曲率半徑、曲率中心的厚度和位置是可變的。場透鏡陣列元件進一步形成 整體製品(monolith)。因此，場透鏡陣列元件沒有單獨的和獨立的透鏡的組裝，而是以單個塊製成。場透鏡陣列元件按照規則的間距和在相鄰的場透鏡陣列元件之間的最小化空間而 存在於該整體製品中。這允許沒有光損耗地分離來自不同的反應區域的光。場透鏡陣列元 件不相對於主光軸傾斜，即傾斜角度不存在。因為傾斜使得透鏡由於強反射而效率較低，所 以傾斜的透鏡將是不利的。此外，傾斜將導致場透鏡陣列元件的不規則網格，因為傾斜透鏡 將具有不同的橫向寬度。然而，本發明的場透鏡陣列的場透鏡陣列元件的橫向寬度保持不 變。通過這些措施，本發明的場透鏡陣列展現結合了如在US7906767中描述的場透鏡陣列 的場透鏡的性能。因此，本發明的每個場透鏡陣列元件對於反應區域呈現根據US7906767 的場透鏡陣列元件和場透鏡的混合。本發明的場透鏡陣列元件的優點是光學儀器變得更 小、更輕和更便宜。此外，也更有效率，因為省略了兩個透鏡表面，每個表面造成強度的損 失。因此，利用本發明的場透鏡陣列元件增加了強度。
[0032]這裡使用的術語「發射光物鏡(emission light objective)」涉及將來自場透鏡 陣列的光束聚集到檢測器上的物鏡。
[0033]這裡使用的術語「激發光物鏡(excitation light objective)」涉及校準來自光 源的光的物鏡。
[0034]在一個實施例中，該塊是熱傳導塊。這使得可以將熱傳遞給反應容器。在一個實施 例中，該塊是金屬塊。金屬可以選自銅、鋁、銀或金。這些金屬製成的塊具有導熱性能。該 塊可以通過不同的方式被加熱和/或冷卻。在一個實施例中，該塊是由Peltier元件加熱 和冷卻。因此，該塊的溫度可以變化。該塊包括多個空間隔開的反應區域。這些反應區域 由包括在所述塊中的腔室容納。反應區域可以是塑料容器。在一個實施例中，它們是構造 和布置來允許在該塊和包含於所述容器中的液體之間的最佳熱傳遞的塑料容器。這允許在 熱循環期間的最佳條件，並確保核酸擴增的特異性和效率。該液體包括能夠由光束照明檢 測的反應物。反應物的示例是與在液體中反應產物的形成相關的突光標記。反應的一個例 子是擴增反應，諸如TMA、NASBA或PCR。這樣的擴增反應在本領域是眾所周知的。反應區 域的一個實施例是多孔板。
[0035]該儀器可以是用於在擴增期間實時檢測核酸的PCR儀器。
[0036]本發明的不同方面的一個優點是透鏡系統允許省略昂貴的場透鏡。
[0037]本發明的一個優點在於物鏡系統不要求兩個場透鏡，場透鏡和場透鏡陣列，以便 得到高信號增益，如在US7906767中描述的那樣。相反，如本文所述，使用單個場透鏡陣列 可以實現類似的信號增益。除了降低成本外，這會導致透鏡系統的複雜性的減少，附加地， 該透鏡系統更容易組裝和調節。
[0038]此外，本發明允許對源自放置在更遠離光學系統的幾何中心的反應位點的發射光 束給予特權，該反應位點利用與現有技術的透鏡系統中更接近於幾何中心放置的反應位點 相比更低的強度照射，因此其發出較弱的光。因此，這樣的源自放置在更遠離光學系統的幾 何中心的反應位點的特權發射光束的特權導致從這些反應區域發射的光的更強和更可靠 的檢測。
[0039]檢測器被理解為傳感器，其能夠檢測在光源發射的光的激發之後由反應區域中的 反應物發射的光束。此類傳感器對本領域技術人員是眾所周知的。
[0040]根據本發明的儀器的透鏡系統包括至少一個透鏡。在一個實施例中，透鏡系統包 括一個物鏡系統，布置在光源和多個反應區域之間。該物鏡系統包括場透鏡陣列。場透鏡陣列位於或接近於透鏡系統的場平面。場透鏡陣列是包括場透鏡陣列元件的陣列。場透鏡 陣列元件的每個具有曲率和厚度。因此，每個場透鏡陣列元件還具有曲率半徑和曲率中心 的位置。因此，曲率可以被定義為圓的圓周的一段，以及然後曲率的中心位置是被所述曲率 定義的假想的圓的中心位置。然後本領域的技術人員理解了術語:曲率半徑。所述場透鏡 陣列元件的厚度、曲率半徑和曲率中心的位置是可變的。因此，在場透鏡陣列中的各個透鏡 陣列元件具有不同的曲率半徑、不同的曲率中心及不同的厚度。此外，本發明的透鏡系統的 每個場透鏡陣列元件的單獨成形提供了不同反應位點的檢測和照明的更好的均勻性。
[0041]該透鏡系統包括:位於場透鏡陣列與反應區域之間的光瞳面。場透鏡陣列被構造 和布置來將位於光源和場透鏡陣列之間的光瞳光圈成像到位於場透鏡陣列和所述反應區 域之間的光瞳面上的光瞳上。在一個實施例中，光瞳光圈的規則的間距呈現在光瞳面上。 這樣做的好處是，有更好的各個光束光錐的分離，這導致在反應位點之間的串擾的減少。因 此，場透鏡陣列元件以本地限制方式用作稜鏡。
[0042]術語「光束路徑」涉及在透鏡系統中由激發和/或發射的光束採取的路徑。
[0043]在一個實施例中，物鏡系統包括所述場透鏡陣列和附加的光瞳透鏡陣列，所述光 瞳透鏡陣列布置在所述透鏡陣列和包括多個光瞳透鏡的所述多個反應區域之間，其中所述 場透鏡陣列包括場平面，以及所述光瞳透鏡陣列將位於所述場平面的場點成像到位於所述 反應區域的第二場平面上的場點。
[0044]術語「光瞳透鏡陣列」應理解為涉及位於或接近於光瞳面的光瞳透鏡的陣列。光 瞳透鏡陣列將源自反應位點的光聚焦到場透鏡陣列所放置的場平面。
[0045]光瞳透鏡陣列能夠將發射光束的每個簇聚焦到場平面，形成反應位點的點圖像。 由於發射光束的每個光錐在場平面中偏轉，因此實現不同光錐之間的更好的分離，導致檢 測器位點的更好照明，並且因此，導致檢測器位點的更好的填充因子，因此，更好的信號。如 果該場透鏡陣列元件這樣設計，使得在場平面和反應區域之間產生適當的光瞳光圈，則可 以省略光瞳透鏡陣列並且仍可以實現相同的增加的填充因子。
[0046]在一個實施例中，光瞳面重合於所述反應區域。因此，發射光傳播到場平面作為校 準光束。這導致各反應位點的圖像的分離，從而減少串擾。在本實施例中，光瞳透鏡陣列可 以被省略，導致不太複雜的透鏡系統，更容易裝配和調整並降低了成本。當光瞳面重合於所 述反應區域時，反應區域包括對激發光束不可透射的材料。該材料是促進光的混合的材料。 因此，由於對激發光束不可透射的材料，串擾被抑制。光的混合提高了在反應區域中發射光 的產生。這導致反應區域的內容的激發的最優化。
[0047]在一個實施例中，這裡所描述的透鏡系統另外包括激發光物鏡，布置在所述光源 和所述場透鏡陣列之間。
[0048]此外，這裡所描述的透鏡系統可以另外包括激發光濾光器，布置在所述第二物鏡 和所述場透鏡陣列之間。激發光濾光器允許選擇從光源發射的波長以用於反應區域的內容 的激發。在一個實施例中，發射濾光器布置在所述場透鏡陣列和所述第三物鏡之間。發射 濾光器系統允許選擇從反應區域的激發內容發射的光的特定波長。
[0049]這裡所描述的儀器可以另外包括用於向所述反應區域的頂端提供熱量的加熱蓋， 所述加熱蓋包括與反應區域對齊的開口，以及其中所述透鏡系統布置在所述光源與所述反 應區域之間，使得透射通過所述透鏡系統的光聚焦到接近於反應區域的加熱蓋側。當在熱循環期間反應區域暴露於升高的溫度時，加熱蓋防止反應區域中的液體的蒸發。
[0050]在本發明的另一方面，同時檢測包含在多個反應位點的至少一個中的至少一種分析物的方法包括將所述分析物的任一個與包括染料的分子反應的步驟。它進一步包括利用激發光束照射所述染料的步驟。
[0051]激發光束通過透鏡系統。透鏡系統包括布置在光源和多個反應區域之間的物鏡系統。該物鏡系統包括場透鏡陣列和光瞳面，其中所述光瞳面和所述光源位於場透鏡陣列的相對側，其中，所述場透鏡陣列布置在所述光源與所述多個反應區域之間，所述場透鏡陣列包括多個場透鏡陣列元件，其中場透鏡陣列中的任意一個的場透鏡陣列元件的曲率半徑、曲率中心的厚度和位置是可變的，並且布置在所述光源和所述反應區域之間的光束路徑中，從而所述場透鏡陣列元件的任何一個能夠將位於所述光源和所述場透鏡陣列之間的光瞳光圈成像到位於所述光瞳面的光瞳，其中位於光瞳面上的光瞳的陣列由場透鏡陣列產生。所述方法進一步包括以下步驟:使用檢測器檢測由所述染料發射的發射光束，其中，所述發射光束通過所述物鏡系統，並且通過布置在所述物鏡系統和所述檢測器之間的發射光物鏡聚焦到所述檢測器上。
[0052]這裡公開該方法的各方面的實施例及其效果。
[0053]在本發明的再一方面，提供一種利用激發光束照明多個空間隔開的區域的方法，包括提供儀器。所述儀器包括光源、透鏡系統和包括多個空間隔開的反應區域的塊。反應區域的至少一個包括樣本。該透鏡系統包括布置在光源和多個反應區域之間的物鏡系統，其包括場透鏡陣列和光瞳面。該方法還包括利用光源產生激發光束，並且傳遞激發光束通過透鏡系統，其中在所述場透鏡陣列的場平面上聚焦的激發光的任一簇被分成至少兩個光束。所述至少兩個光束通過傳遞通過所述光瞳透鏡陣列定向到所述反應區域的場平面上，從而照射包括在所述反應區域中的所述樣本。發射光束然後從所述反應區域傳遞通過所述透鏡系統。這裡公開該方法的特徵的實施例及其效果。
[0054]圖1示出示範的透鏡系統(I)。透鏡系統包括光源(2)和主要光學器件(3)。激發場光圈(7)阻止超出其尺寸的光束到達檢測器(25)。透鏡系統還包括激發光瞳光圈(8)和激發物鏡(6)。聚焦點(4)位於場平面(40)中，而光瞳位於光瞳面(41)中。透鏡系統還包括濾光器(9)和摺疊式反射鏡(10)，其指引光束到物鏡系統(11)。在這個例子中，物鏡系統
(11)包括場透鏡陣列(12)。場透鏡陣列(12)具有多個場透鏡陣列元件(13)，它們彼此不同。在該圖和圖2中僅示意性地示出不同之處。該場透鏡陣列結構在圖3中更精確地示出，因此，來自圖3的場透鏡陣列代替圖1和2中作為示意例子示出的場透鏡陣列(12)。場透鏡陣列(12)位於靠近場平面(14)。激發光束(15a)，(15b)示出為通過場透鏡陣列(12)傳遞到光瞳面(16)。在此示例中，光瞳面(16)位於靠近在反應區域(18)中包括的樣本(17)，並且與加熱蓋(19)重合。反應區域(18)位於塊(27)中。光瞳(28a)和(28b)位於光瞳面(16)上。發射光束(20a)，(20b)通過場透鏡陣列(12)、發射濾光器(21)和發射光瞳光圈
(24)。發射物鏡(22)位於靠近光瞳面(24)中的發射光瞳光圈(24)，並且聚焦光束(20a，20b)到檢測器(25)上。透鏡系統(I)產生光束(15a，15b)和(20a，20b)的聚焦點(29)、和發射光束(20a，20b)的聚焦點(26)。
[0055]圖2示出相似的透鏡系統(I)。該透鏡系統和圖1的透鏡系統之間的區別是，在這個例子中，物鏡(11)包括圖1中所描述的場透鏡陣列(12)，而且，還包括光瞳透鏡陣列(30)。光瞳透鏡陣列(30)包括均勻的幾個光瞳透鏡陣列元件(31)。光瞳透鏡陣列(30)位於靠近光瞳面(16)，其包括發射和激發光瞳(28a，28b)。對比圖1的透鏡系統，其中光瞳面
(16)位於接近樣本，在這個例子中，場平面(29)位於靠近加熱蓋(19)或與加熱蓋(19)重
口 O
[0056]圖3a)示出具有尺寸不同的場透鏡陣列元件(13)的場透鏡陣列(12)。能夠從圖中看出陣列元件(13)的曲率半徑(如，rl，r2)、曲率中心(如，cl, c2)和厚度(如，tl, t2)對每個元件(13)改變。圖3b)示出具有整體形成的場透鏡陣列元件(13)的場透鏡陣列(12)，場透鏡陣列元件具有和圖3a)所示的場透鏡陣列元件相同的屬性。
[0057]圖4示出具有光源(2)、透鏡系統(I)和塊(27)的儀器。
【權利要求】
1.一種儀器，包括:具有多個空間隔開的反應區域的塊；發射包括至少一個激發頻率的光的光源；包括物鏡系統的透鏡系統，其中所述物鏡系統被布置在光源和多個反應區域之間，所述物鏡系統包括場透鏡陣列和光瞳面，其中所述光瞳面和所述光源位於場透鏡陣列的相對偵牝其中所述場透鏡陣列被布置在所述光源與所述多個反應區域之間，所述場透鏡陣列包括多個場透鏡陣列元件，其中場透鏡陣列中的任意一個場透鏡陣列元件的曲率半徑、曲率中心的厚度和位置是可變的，並且布置在所述光源和所述反應區域之間的光束路徑中，從而所述場透鏡陣列元件的任何一個能夠將位於所述光源和所述場透鏡陣列之間的光瞳光圈成像到位於所述光瞳面上的光瞳，其中位於光瞳面上的光瞳的陣列由所述場透鏡陣列產生，檢測器，布置來接收從多個反應區域發射的發射光束，其中所述物鏡系統被進一步布置在所述多個反應區域和所述檢測器之間，並且其中所述透鏡系統另外還包括在所述場透鏡陣列和所述檢測器之間的發射光物鏡，使得反應區域在檢測器上成像。
2.根據權利要求1所述的儀器，其中所述光源是發光二極體。
3.根據權利要求1所述的儀器，其中所述物鏡系統包括所述場透鏡陣列和布置在所述場透鏡陣列和包括多個光瞳透鏡的所述多個反應區域之間的另外的光瞳透鏡陣列，其中所述場透鏡陣列包括場平面，並且所述光瞳透鏡陣列將位於所述場平面上的場點成像到位於所述反應區域的第二場平面上的場點。
4.根據權利要求1或2所述的儀器，其中所述光瞳面重合於所述反應區域。
5.根據權利要求1到4的任何一個所述的儀器，其中所述透鏡系統另外還包括布置在所述光源和所述場透鏡陣列之間的激發光物鏡。
6.根據權利要求1到5的任何一個所述的儀器，其中所述儀器另外包括用於向所述反應區域的頂端提供熱量的加熱蓋，所述加熱蓋包括與反應區域對齊的開口，以及其中所述物鏡系統布置在所述光源與所述反應區域之間，使得透射通過所述物鏡系統的光聚焦到接近於反應區域的加熱蓋側。
7.一種同時檢測包含在多個反應位點的至少一個中的至少一種分析物的方法，包括:將所述分析物的任一個與包括染料的分子反應，利用激發光束照射所述染料，其中所述激發光束通過透鏡系統，所述透鏡系統包括布置在光源和多個反應區域之間的物鏡系統，所述物鏡系統包括場透鏡陣列和光瞳面，其中所述光瞳面和所述光源位於場透鏡陣列的相對側，其中所述場透鏡陣列被布置在所述光源與所述多個反應區域之間，所述場透鏡陣列包括多個場透鏡陣列元件，其中場透鏡陣列中的任意一個場透鏡陣列元件的曲率半徑、曲率中心的厚度和位置是可變的，並且布置在所述光源和所述反應區域之間的光束路徑中，從而所述場透鏡陣列元件的任何一個能夠將位於所述光源和所述場透鏡陣列之間的光瞳光圈成像到位於所述光瞳面上的光瞳，其中位於光瞳面上的光瞳的陣列由所述場透鏡陣列產生，使用檢測器檢測由所述染料發射的發射光束，其中，所述發射光束通過所述物鏡系統，並且通過布置在所述物鏡系統和所述檢測器之間的發射光物鏡聚焦到所述檢測器。
8.一種利用激發光束照明多個空間隔開的區域的方法，包括提供根據權利要求1到7的任何一個所述的儀器，利用光源產生激發光束，傳遞激發光束通過透鏡系統，其中在所述場透鏡陣列的場平面上聚焦的激發光的任一簇被分成至少兩個光束，通過傳遞所述至少兩個光束通過所述光瞳透鏡陣列，將所述至少兩個光束定向到所述反應區域的場平面，從而照射包括在所述反應區域中的所述樣本，傳遞發射光束通過所 述物鏡系統從所述反應區域到所述檢測器。
【文檔編號】G01N21/64GK103576314SQ201310331511
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月1日 優先權日:2012年8月2日
【發明者】A.弗蘭, J.維特佐雷克 申請人:霍夫曼-拉羅奇有限公司