專利名稱：光學(xué)照射設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)照射設(shè)備和方法。例如，光學(xué)照射用于熒光檢測系統(tǒng)和方法中。
背景技術(shù)：
使用熒光檢測的一個(gè)實(shí)例是在核酸測試(NAT)中。這是用于檢測疾病的遺傳傾向 的分子診斷中的核心元素，其用于確定RNA的表示水平或者識(shí)別造成感染的病原體，比如 細(xì)菌和病毒。在許多情況下，特別是在病原體的識(shí)別中，合理樣本體積內(nèi)存在的靶DNA的量非 常低，并且這不允許直接的檢測。擴(kuò)增(amplification)技術(shù)是必需的，以便獲得靶材料的 可檢測的量。不同的擴(kuò)增技術(shù)被提出并且用在日常實(shí)踐中。最廣泛使用的技術(shù)基于所謂的 聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)。擴(kuò)增涉及在升高的溫度(典型地> 90攝氏度)下改變雙鏈DNA的性質(zhì)、在降低的 溫度(近似65度)下將引物(primer)特異性結(jié)合到DNA樣本并且復(fù)制從引物位置開始的 原始序列(在近似70度下)。這個(gè)過程被重復(fù)并且在每個(gè)循環(huán)中加倍具有該特定序列的 DNA的量(當(dāng)以100%的效率進(jìn)行時(shí))。擴(kuò)增之后，通過例如在毛細(xì)管中的電泳分離之后或者在對(duì)施加到擴(kuò)增產(chǎn)物在其上 流動(dòng)的表面上的斑點(diǎn)中的所謂捕獲探針進(jìn)行雜化之后測量加標(biāo)記的擴(kuò)增的DNA的熒光強(qiáng) 度來檢測靶DNA的存在性。本發(fā)明涉及用來向樣本提供照射的設(shè)備以及使用方法。用于熒光檢測的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)是使用掃描共焦顯微鏡。典型地，小的(< 1 μ m)衍射 極限斑(diffraction limited spot)用來激發(fā)焦平面內(nèi)的熒光。在系統(tǒng)的檢測部分中，只 有由該單個(gè)激發(fā)點(diǎn)產(chǎn)生的光被檢測到。先前已經(jīng)提出，一定數(shù)量的斑點(diǎn)或者整條線的并行激發(fā)允許掃描速度的增大，而 對(duì)檢測系統(tǒng)的共焦性沒有重大影響。像素化檢測器可以用來檢測熒光發(fā)射。照相機(jī)的主要缺點(diǎn)是讀出速度以及這些檢測器相當(dāng)龐大和昂貴這一事實(shí)。本發(fā)明 的目的是通過犧牲沿著激發(fā)線的長度的空間分辨率來克服這些問題。更緊湊的解決方案對(duì) 于醫(yī)護(hù)點(diǎn)(Point of Care)測試解決方案是重要的。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明，提供了一種用于檢測來自樣本的2D區(qū)域的光的光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 括
-收集透鏡，其用于收集來自樣本的收集區(qū)的光；-光檢測器，其在使用中位置相對(duì)于樣本固定；-反射器裝置，其用于將收集的光定向到檢測器，其中反射器裝置包括可動(dòng)部件并且收集透鏡可相對(duì)于樣本運(yùn)動(dòng)，其中收集透鏡和可動(dòng)部件可被配置成限定不同的收集區(qū)，并且其中所述部件的運(yùn)4動(dòng)實(shí)現(xiàn)來自收集區(qū)的光定向到光檢測器的基本上不變的區(qū)域。這種布置避免了需要龐大檢測器以便檢測來自通過跨樣本掃描而形成的2D樣本 區(qū)域的信號(hào)。這允許實(shí)現(xiàn)更緊湊、更廉價(jià)和更簡單的解決方案。所述反射器裝置可以包括在垂直的平面內(nèi)反射收集的光的第一和第二反射器以 及將從第二反射器輸出的收集的光定向到檢測器的第三反射器。垂直反射平面的使用意 味著可以使一個(gè)反射器線性地運(yùn)動(dòng)而不影響用于另一個(gè)反射器的輸入和輸出光束的位置。 第一和第二反射器因而優(yōu)選地包括可動(dòng)部件，其可沿著反射的收集的光的軸運(yùn)動(dòng)。輸入到 第三反射器并且從第三反射器輸出的光的位置因而是靜止的，從而可以使用小的靜態(tài)檢測器。所述系統(tǒng)還可以包括用于照射樣本的照射系統(tǒng)，該照射系統(tǒng)包括-光源，以及-用于將光源輸出定向到反射器裝置的裝置，
其中反射器裝置將光源輸出定向到樣本。相同的反射器裝置因而用于照射樣本并且用于收集來自樣本的光，例如響應(yīng)于照 射而產(chǎn)生的激發(fā)光。所述反射器裝置同樣可以包括在垂直的平面內(nèi)反射收集的光的第一和第二反射 器以及將從第二反射器輸出的收集的光定向到檢測器的第三反射器。此外，可以提供波長 相關(guān)反射器。這種布置可以限定-樣本與檢測器之間的第一收集光路包括通過波長相關(guān)反射器的透射、在第一反 射器處的反射、在第二反射器處的反射以及在第三反射器處的反射；并且-反射器裝置的輸入和樣本之間的第二光源光路包括在第二反射器處的反射以及 在波長相關(guān)反射器處的反射。這兩個(gè)路徑提供了激發(fā)光到樣本的路徑選擇以及光的收集，這些路徑之間具有波 長選擇性。第二路徑優(yōu)選地不到達(dá)第三反射器和第一反射器。所述反射器裝置還可以包括僅在第二光源路徑中的圓柱透鏡。這使得線狀照射能 夠用來照射樣本。所述系統(tǒng)可以包括熒光檢測系統(tǒng)，其中照射系統(tǒng)用于激發(fā)樣本以產(chǎn)生熒光。收集 區(qū)于是可以包括具有衍射極限寬度的線。檢測器的光敏區(qū)域優(yōu)選地與由反射器裝置提供給檢測器的照射的尺寸和形狀匹 配。例如，檢測器可以包括單個(gè)光敏區(qū)域，例如光電二極管。檢測器還可以包括聚焦到檢測 表面上的成像透鏡。本發(fā)明還提供了一種收集來自樣本的光的方法，該方法包括-掃描收集透鏡以收集來自樣本的一系列收集區(qū)的光；-使用反射器裝置將收集的光定向到檢測器，其中反射器裝置包括可動(dòng)部件并且收集透鏡可相對(duì)于樣本運(yùn)動(dòng)，其中所述方法包括配置收集透鏡和可動(dòng)部件以限定不同的收集區(qū)，并且其中所述 部件的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)來自收集區(qū)的光定向到光檢測器的基本上不變的區(qū)域。本發(fā)明還提供了一種測量來自樣本的熒光的方法，該方法包括-跨樣本掃描光學(xué)信號(hào)，從而將激發(fā)輻射提供給收集區(qū)；以及
-使用本發(fā)明的收集方法通過激發(fā)誘導(dǎo)的熒光收集從樣本的分析區(qū)發(fā)射的光；以 及-檢測收集的光。


現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)例，在附圖中圖1示出了基于DVD光學(xué)系統(tǒng)的已知熒光掃描儀；圖2示出了使用本發(fā)明的光學(xué)掃描設(shè)備的共焦掃描儀的實(shí)例；圖3更詳細(xì)地示出了圖2系統(tǒng)中使用的檢測器；圖4用來解釋共焦掃描的要求；圖5示出了可以使用的檢測放大器的實(shí)例；以及圖6示出了圖5電路中不同點(diǎn)處的信號(hào)的曲線圖。
具體實(shí)施例方式總體說來，本發(fā)明涉及一種用于收集來自樣本的光的光學(xué)系統(tǒng)。反射器裝置將收 集的光定向到檢測器，并且可被配置成限定樣本上的不同收集區(qū)。反射器裝置的部件的運(yùn) 動(dòng)實(shí)現(xiàn)來自收集區(qū)的光定向到光檢測器的基本上不變的區(qū)域。該系統(tǒng)可以用于在樣本中激發(fā)熒光以便隨后作為生物感測過程的一部分而進(jìn)行 檢測。在器件中通過利用經(jīng)過物鏡的光輻射激發(fā)熒光團(tuán)并且收集例如在反射模式下經(jīng) 過相同透鏡的發(fā)光來檢測所述熒光團(tuán)的方法是已知的。在通過濾光器件以便選擇適當(dāng)?shù)牟?長范圍之后，發(fā)光輻射被投射到傳感器件上?？梢杂刹煌闹聞?dòng)裝置使透鏡以受控的方式 在三個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)，以便允許在感興趣樣本上掃描。典型地，使用共焦成像裝置。圖1示出了基于DVD光學(xué)系統(tǒng)的已知熒光掃描儀的基本部件。待研究的樣本被襯 底12限制到給定體積中，形成微流體部分10。諸如激光器之類的光源14產(chǎn)生的光用來激 發(fā)熒光。光由準(zhǔn)直透鏡Ll準(zhǔn)直并且隨后借助于激發(fā)透鏡16聚焦到樣本中。透鏡16可以優(yōu)選地在所有三個(gè)維度上相對(duì)于樣本運(yùn)動(dòng)。該相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以任意地 解耦，例如，樣本可以在χ-y平面運(yùn)動(dòng)并且透鏡可以在ζ方向上運(yùn)動(dòng)?？商鎿Q地，樣本可以 保持固定并且透鏡獨(dú)自具有所有三個(gè)自由度(χ-y-z)。任何其他的布置也是可能的。激光由偏振分束器PBS (即偏振相關(guān)反射器)反射并且穿過四分之一波片λ /4和 第一帶通濾光器BPl。二向色分束器DBS(即波長相關(guān)反射器)將激光定向到激發(fā)透鏡16。誘導(dǎo)的熒光(作為激發(fā)光聚焦到樣本內(nèi)的結(jié)果)由在該實(shí)例中為與激發(fā)透鏡16 相同的部件的收集透鏡收集，并且定向到檢測器18。任何反射的未吸收激光再次由分束器DBS反射，而熒光亮度穿過分束器DBS。第二 帶通濾光器BP2提供進(jìn)一步的濾光，并且光然后由將樣本成像到檢測器上的成像透鏡L2聚 焦到檢測器觀上?？梢允褂迷S多不同類型的檢測器，例如光子倍增管、雪崩光子檢測器、CCD檢測器 或者光電二極管檢測器。
對(duì)于共焦成像，激發(fā)體積保持最小，理想地為激發(fā)透鏡16能夠創(chuàng)建的衍射極限 斑。典型的共焦體積為立方微米的數(shù)量級(jí)，這取決于激發(fā)透鏡16的強(qiáng)度(數(shù)值孔徑，NA)。 在該體積內(nèi)產(chǎn)生的熒光由收集透鏡收集并且成像到檢測器上。在共焦方法中，焦點(diǎn)與檢測 路徑上的點(diǎn)共焦。在檢測路徑上的該點(diǎn)處，典型地放置小的針孔以便過濾掉來自不同于焦 點(diǎn)的位置的任何光。通過針孔的光被定向到檢測器。有可能檢測器本身起著針孔的作用，限制在于，檢 測器的側(cè)向尺寸必須與按收集透鏡16的焦距除以成像透鏡L2的焦距調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)尺寸匹 配。作為端點(diǎn)生物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，這種共焦模式最適合研究表面固定化測定(surface immobilization assay)。表面被掃描以分析整個(gè)樣本。檢測器的側(cè)向尺寸通過考慮收集透鏡16和成像透鏡L2的場來設(shè)計(jì)。當(dāng)掃描相同表面時(shí)，控制裝置19保持物鏡的焦點(diǎn)精確地位于與分析物接觸的分 析器件的內(nèi)表面處。物鏡的焦點(diǎn)也可以有意地偏移。本發(fā)明可以應(yīng)用到參照?qǐng)D1解釋的衍射斑分析設(shè)備。然而，也提出了使用一定數(shù)量的斑點(diǎn)或者甚至整條線并行地照射樣本。這使得分 析時(shí)間能夠被減少。因此，可以使用共焦線而不是共焦斑形式的激發(fā)束。本發(fā)明將參照共焦線激發(fā)系統(tǒng)來加以描述?；镜南到y(tǒng)示于圖2中。圖2的實(shí)例使用了拆分光學(xué)設(shè)計(jì)，其中部分光學(xué)器件是固定的并且部分光學(xué)器件 是活動(dòng)的。該系統(tǒng)的基本功能與參照?qǐng)D1解釋的相同。因此，來自激光器20的光利用透鏡21 準(zhǔn)直以形成平行激發(fā)束22。該光是偏振的，使得它被偏振分束器23反射。該光然后穿過 1/4 λ片Μ，得到圓偏振光。接下來，該光穿過帶通濾光器25以從激發(fā)光中丟棄任何不希 望的波長。該光然后繼續(xù)傳送到掃描儀40。掃描儀40執(zhí)行共焦線掃描，并且也實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的簡化的檢測器裝置。圖3更詳細(xì)地示出了掃描儀40并且示出了通過掃描儀的光路。進(jìn)入的光23越過鏡42并且被鏡31反射。圓柱透鏡32在一個(gè)方向折射光，以便 提供到共焦線的轉(zhuǎn)換。光然后由二向色鏡33反射并且由物鏡34聚焦到樣本36上。由于由透鏡32實(shí)現(xiàn)的一個(gè)方向上的發(fā)散，聚焦將導(dǎo)致線35。熒光分子由該激發(fā)光 激發(fā)。熒光具有更長的波長，并且像在圖1的實(shí)例中一樣，這使得熒光能夠借助于波長 相關(guān)部件而遵循與激發(fā)路徑不同的路徑。物鏡34可以在深度方向71上(垂直地朝向或遠(yuǎn)離樣本)運(yùn)動(dòng)以便允許聚焦到樣 本上。此外，通過使透鏡34在方向72上運(yùn)動(dòng)，可以使樣本上的線35在垂直于(？？？你補(bǔ) 寫的所述平行于)焦線72長軸的方向上運(yùn)動(dòng)。因此，在方向72上的單軸掃描允許激發(fā)樣 本的2D區(qū)域。反射的光以及熒光均利用物鏡34收集。反射的光再次由二向色鏡33反射并且再 次穿過圓柱透鏡32。這導(dǎo)致在一個(gè)方向上稍微會(huì)聚的光束。該光然后由鏡31反射并且作 為圖2中的光束沈再次進(jìn)入所述光學(xué)器件。參照?qǐng)D2，該光然后再次穿過帶通濾光器25和1/4 λ片對(duì)。由于該光現(xiàn)在兩次穿過1/4 λ片，因而它相對(duì)于原始激光旋轉(zhuǎn)90度并且因而現(xiàn)在由偏振分束器23透射。反射的光的一部分由分束器27反射。其由透鏡28a通過Rnicault棱鏡四聚焦 到分裂檢測器30a上。來自該檢測器的信號(hào)用于將光自動(dòng)聚焦到樣本36上。撞擊分束器27的光的一部分被透射并且由透鏡28b聚焦到分裂檢測器30b上。該 分裂檢測器的信號(hào)用來允許跟蹤樣本36上的特征?；氐綀D3，熒光由二向色鏡33透射并且由鏡41反射。該光然后在進(jìn)入的光之下在 鏡31上反射并且因而被鏡42反射。濾光器45用來進(jìn)一步將熒光與激發(fā)光分離。透鏡43 用來將光投射到檢測器44上。圓柱透鏡32導(dǎo)致樣本36上的線照射，并且檢測器44上的 圖像是該線的投影。可以看出，掃描儀40實(shí)現(xiàn)兩個(gè)光路。一個(gè)是樣本36與檢測器44之間的用于收集 光的路徑。這包括通過波長相關(guān)反射器33的透射、在第一反射器(鏡41)處的反射、在第二 反射器(鏡31)處的反射以及在第三反射器(鏡42)處的反射。另一個(gè)路徑是反射器裝置 的輸入23和樣本36之間的光源光路。這包括在第二反射器(鏡31)處的反射以及在波長 相關(guān)反射器33處的反射。該第二路徑不到達(dá)第三反射器(鏡42)和第一反射器(鏡41)， 但是包括圓柱透鏡32。標(biāo)記為61的框中所示的部件可以被認(rèn)為一起限定了反射器裝置。兩個(gè)鏡31和41 在垂直的平面內(nèi)反射收集的光。這意味著用于鏡41的輸入和輸出光束處于包含該鏡表面 的法線的第一平面內(nèi)。用于鏡31的輸入和輸出光束處于包含該鏡表面的法線的第二平面 內(nèi)，并且第一和第二平面彼此垂直。通過這種方式，如圖3中可見，限定了 3D Z形路徑(具 有成直角的拐角)。這意味著可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)每個(gè)鏡，以便提供沿著一個(gè)軸的線束掃描。此 外，它意味著即使跨樣本掃描線束，光束相對(duì)于鏡42的位置也是靜止的。為了建立樣本的圖像，使選擇的元件50(透鏡34、圓柱線32、反射器41以及波長 相關(guān)反射器3 在箭頭51所示的方向上運(yùn)動(dòng)。該方向垂直于圓柱透鏡32產(chǎn)生的線的方向， 并且與鏡41反射的收集光的路徑平行，即與入射到波長相關(guān)反射器33上的激發(fā)光的路徑 平行。這允許在沿著激發(fā)線的軸的第一方向上掃描。為了在垂直方向上掃描，選擇的元件50在示為62的方向上與鏡31—起運(yùn)動(dòng)。這 與鏡31的進(jìn)入的激發(fā)光平行，即與鏡31反射的收集光平行。這種布置確保了在測量樣本上的不同位置時(shí)，檢測器44上的圖像以及圖2中所繪 的其他光學(xué)部件上的光不移動(dòng)。在掃描期間，以特定積分時(shí)間/帶寬讀出檢測器。因此，所述反射器裝置允許在感興趣樣本上掃描線束。此外，共享的光學(xué)部件確保 了提供給檢測器44的光束保持靜止。本發(fā)明的這種實(shí)現(xiàn)因此允許并行激發(fā)方法與作為檢測器44的簡單光電二極管結(jié) 合使用。檢測器的有源區(qū)域的形狀因而與照射斑的形狀匹配并且這保持靜態(tài)。對(duì)于共焦操作，重要的是使檢測器的光電二極管的形狀和尺寸與激發(fā)線的尺寸匹 配。這可以從圖4看出，圖4通過示出共焦顯微鏡的光路描繪了共焦檢測的一般原理。如圖如中所示，來自激光器100的光201由透鏡102聚焦到襯底103上。在激發(fā) 焦點(diǎn)中產(chǎn)生的熒光202由透鏡102經(jīng)由二向色鏡101成像到檢測器104上。圖4b描繪了檢測器平面內(nèi)的光。聚焦光被聚焦到小斑點(diǎn)，并且離焦貢獻(xiàn)203導(dǎo)致 檢測器平面上更大的斑點(diǎn)302。當(dāng)線用來照射樣本時(shí)，得到的熒光也將在檢測器平面內(nèi)形成窄線304，這種情形在圖如中繪出。同樣地，透鏡(10 的焦平面之外產(chǎn)生的熒光將在檢測 器平面內(nèi)形成更大的斑點(diǎn)303。因此，為了丟棄背景，重要的是確保檢測器的尺寸和取向與檢測器平面內(nèi)的熒光 線匹配。襯底上的激發(fā)線可以為近似100 μ mXl μ m。如果在檢測路徑中使用了 10倍的放 大率，那么熒光將在檢測器上形成近似ImmX IOym的條紋。原則上，有可能制造具有該尺寸的有源區(qū)域的二極管。其優(yōu)點(diǎn)在于，有源區(qū)域相當(dāng) 小，導(dǎo)致暗電流降低。然而，當(dāng)設(shè)計(jì)特定二極管不可行時(shí)，有可能使用其中部分有源區(qū)域被 掩蔽的二極管。這可以通過直接在二極管上添加(金屬)掩?；蛘咄ㄟ^將具有窄縫的屏置 于二極管之前來完成。在這種情況下，透鏡43 (在圖3中)的焦點(diǎn)應(yīng)當(dāng)與縫的開口重合；于 是，只要所有穿過縫的光被收集，則可以將二極管置于縫之后的任意距離處。優(yōu)選地，使用積分放大器讀出檢測的信號(hào)。這優(yōu)選地作為涉及的低電流水平的結(jié) 果。例如，所產(chǎn)生的熒光的量可能在700nm處為大約200fW。這將導(dǎo)致大約 IOOfA的電流 信號(hào)。原則上，可以利用跨阻抗放大器將該電流轉(zhuǎn)換為電壓。然而，這種放大器的問題在 于，所需的大電阻器添加了大量的噪聲。一種更好的方法是使用如圖5中所示具有小的積 分電容器C(例如IOOpF)的積分運(yùn)算放大器。其將電流轉(zhuǎn)換成電壓，該電壓然后可以利用 快速而精確的模數(shù)轉(zhuǎn)換器測量。圖6示出了出現(xiàn)在圖5電路中的基于其中三個(gè)區(qū)在樣本表面上限定的仿真的各種 不同波形，其表現(xiàn)出IOOfA的最大信號(hào)強(qiáng)度以及150 μ m的直徑。在仿真期間，以lmm/s的 速度掃描樣本。圖5的電路包括用于接收來自受激發(fā)的熒光的光子的檢測器44。得到的輸入電流 示于圖6a中。所述運(yùn)算放大器示為80，具有在到倒相輸入端的反饋路徑中并聯(lián)的電容器C和開 關(guān)S。這些部件可以是運(yùn)算放大器封裝的片上部件。ADC 82提供采樣的積分器輸出作為輸 出，如圖6b所示。在該仿真中，來自實(shí)際測量的噪聲被添加到該信號(hào)。在框84中的串行處理、低通濾波(60Hz和120Hz處)和Δ T = 7. 3ms的微分之后， 得到圖6c中所示的輸出。不同的斑點(diǎn)可以清楚地與背景區(qū)分。本發(fā)明可以用在緊湊光學(xué)生物傳感器領(lǐng)域，特別是用在醫(yī)護(hù)點(diǎn)測試設(shè)置中。這樣 的生物傳感器可以用來檢測不同類型的分子，例如蛋白質(zhì)、DNA/RNA以及分子診斷領(lǐng)域中的 小分子。所述光學(xué)系統(tǒng)可以基于標(biāo)準(zhǔn)CD/DVD播放器/記錄器的光學(xué)器件。在上面的實(shí)例中，透鏡34用于激發(fā)光和熒光，并且它也可以用于聚焦和跟蹤信 號(hào)。單獨(dú)的透鏡可以用于激發(fā)光和熒光，其例如利用非法向照射方向，或者工作于透射模式 下。本發(fā)明特別有益于共焦掃描/線掃描。然而，更一般地，本發(fā)明涉及光學(xué)收集裝置 對(duì)樣本的掃描，收集的信號(hào)被路由到靜態(tài)檢測器上的相同位置，使得檢測器孔徑可以與樣 本的掃描區(qū)的尺寸匹配。這個(gè)概念可以用于其中將激發(fā)光提供給樣本的熒光檢測，但是它 也可以僅用于其中不需要激發(fā)的光收集，例如用于檢測發(fā)光。上述實(shí)例中的掃描可以在兩個(gè)方向上進(jìn)行。然而，特別是當(dāng)使用共焦線收集區(qū)時(shí)，9僅僅一個(gè)方向上的掃描可能就足夠了。本發(fā)明也可以應(yīng)用到在樣本上掃描共焦收集斑的系 統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)選的應(yīng)用是在分子診斷、臨床診斷、醫(yī)護(hù)點(diǎn)診斷、高級(jí)生物分子診斷研 究和光學(xué)生物傳感器領(lǐng)域，特別地涉及結(jié)合諸如PCR、Q-PCR之類的擴(kuò)增方法的DNA檢測。 本發(fā)明也可以用作例如用于病理用途的對(duì)細(xì)胞和/或組織成像的線掃描儀。也可以用于檢 測蛋白質(zhì)的免疫測定中的檢測。上面的詳細(xì)實(shí)例是僅僅一個(gè)實(shí)例。大量的其他設(shè)計(jì)是可能的，例如其中掃描整個(gè) 光學(xué)器件或者其中相對(duì)于光學(xué)器件掃描樣本的系統(tǒng)。上面的實(shí)例使用圓柱透鏡以產(chǎn)生線狀激發(fā)光和收集區(qū)(事實(shí)上，線是圓柱透鏡和 樣本透鏡的組合傳遞函數(shù)的結(jié)果)?？梢源鎴A柱透鏡而使用相位板。各種其他的修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是清楚明白的。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測來自樣本(36)的2D區(qū)域的光的光學(xué)系統(tǒng)，包括-收集透鏡(34)，其用于收集來自樣本的收集區(qū)的光；-光檢測器(44)，其在使用中位置相對(duì)于樣本固定；-反射器裝置(61)，其用于將收集的光定向到檢測器，-其中反射器裝置包括可動(dòng)部件并且收集透鏡(34)可相對(duì)于樣本運(yùn)動(dòng)，其中收集透鏡和可動(dòng)部件可被配置成限定不同的收集區(qū)，并且其中所述部件的運(yùn)動(dòng)實(shí) 現(xiàn)來自收集區(qū)的光定向到光檢測器G4)的基本上不變的區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述反射器裝置包括在垂直的平面內(nèi)反射收集的光 的第一 Gl)和第二(31)反射器以及將從第二反射器輸出的收集的光定向到檢測器G4) 的第三反射器G20。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中第一和第二(31)反射器包括可動(dòng)部件，其可沿 著反射的收集的光的軸運(yùn)動(dòng)。
4.如前面的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，還包括用于照射樣本的照射系統(tǒng)00， 21)，該照射系統(tǒng)包括-光源00)；以及-用于將光源輸出02)定向到反射器裝置(61)的裝置01，23)，其中反射器裝置(61)將光源輸出02)定向到樣本(36)。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述反射器裝置包括在垂直的平面內(nèi)反射收集的光 的第一 Gl)和第二(31)反射器、將從第二反射器輸出的收集的光定向到檢測器的第三反 射器0 以及波長相關(guān)反射器(33)，其中-樣本與檢測器之間的第一收集光路包括通過波長相關(guān)反射器(3 的透射、在第一反 射器Gl)處的反射、在第二反射器(31)處的反射以及在第三反射器G2)處的反射；并且-反射器裝置的輸入0 和樣本(36)之間的第二光源光路包括在第二反射器(31)處 的反射以及在波長相關(guān)反射器(33)處的反射。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中第二路徑不到達(dá)第三反射器02)和第一反射器 01)。
7.如權(quán)利要求5或6所述的系統(tǒng)，其中所述反射器裝置還包括僅在第二光源路徑中的 圓柱透鏡(3 或相位板。
8.如權(quán)利要求5、6或7所述的系統(tǒng)，包括熒光檢測系統(tǒng)，其中照射系統(tǒng)(20，21)用于激 發(fā)樣本(36)以產(chǎn)生熒光。
9.如前面的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中收集區(qū)包括具有衍射極限寬度的線。
10.如前面的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中檢測器G4)的光敏區(qū)域與由反射器 裝置(61)提供給檢測器的照射的尺寸和形狀匹配。
11.如前面的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中檢測器G4)包括單個(gè)光敏區(qū)域。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中檢測器G4)包括光電二極管。
13.如前面的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中檢測器G4)包括聚焦到檢測表面上 的成像透鏡G3)。
14.一種收集來自樣本的光的方法，包括-掃描收集透鏡(34)以收集來自樣本的一系列收集區(qū)的光；-使用反射器裝置(61)將收集的光定向到檢測器G4)， 其中反射器裝置(61)包括可動(dòng)部件并且收集透鏡(34)可相對(duì)于樣本運(yùn)動(dòng)， 其中所述方法包括配置收集透鏡(34)和可動(dòng)部件以限定不同的收集區(qū)，并且其中所 述部件的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)來自收集區(qū)的光定向到光檢測器G4)的基本上不變的區(qū)域。
15. 一種測量來自樣本的熒光的方法，包括 -跨樣本掃描光學(xué)信號(hào)(22)，從而將激發(fā)輻射提供給收集區(qū)；以及 -使用權(quán)利要求14的方法通過激發(fā)誘導(dǎo)的熒光收集從樣本的分析區(qū)發(fā)射的光；以及 -檢測收集的光。
全文摘要
一種用于檢測來自樣本(36)的2D區(qū)域的光的光學(xué)系統(tǒng)包括用于收集來自樣本的收集區(qū)的光的收集透鏡(34)。光檢測器(44)位置相對(duì)于樣本固定，并且反射器裝置(61)將收集的光定向到檢測器。反射器裝置包括可動(dòng)部件并且收集透鏡(34)可相對(duì)于樣本運(yùn)動(dòng)。收集透鏡和可動(dòng)部件可被配置成限定不同的收集區(qū)，并且所述部件的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)來自收集區(qū)的光定向到光檢測器(44)的基本上不變的區(qū)域。這種布置避免了對(duì)于龐大檢測器的需要以便檢測來自通過跨樣本掃描而形成的2D樣本區(qū)域的信號(hào)。
文檔編號(hào)G02B21/00GK102047099SQ200980119491
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月26日
發(fā)明者C·A·赫澤曼斯, E·M·H·P·范迪克 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司