CN117355740A - 用于利用全息光学器件照射尤其是生物样品的设备、装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于照射尤其是生物样品(210)的设备(100)和方法(600)，包括第一光源(110)、第二光源(110)和至少一个全息光学器件(150)，其中所述第一光源(110)、所述第二光源(120)和所述全息光学器件(150)相对于彼此布置为使得来自所述第一光源(110)的第一光(10、11)和来自所述第二光源(120)的第二光(30、31)经由所述全息光学器件(150)被引导到公共样品区域(200)上用于照射所述样品(210)。

Description

用于利用全息光学器件照射尤其是生物样品的设备、装置和 方法

背景技术

尤其是在生物科学中，众多根据实验的方法依赖于荧光现象。除了基础研究之外，也多重地在医疗技术中应用荧光测量，例如在流式细胞术中、在定量实时PCR的情况下、在抗体测试时或在组织病理学的情况下应用荧光测量。

光源对于相关仪器来说尤为重要，因为每个荧光测量都需要利用选定的波长带激发样品。在此，光源的任务是在相应的荧光基团的吸收带的区域中提供高光谱密度的光。但是，光必须同时被限制在精确定义的波长区间上，以便不亮过在光谱上通常离得不远的荧光波长。当应单独处理具有不同的、通常重叠的激发带和荧光带的多种染料时，这些要求变得更加严格。于是，光源必须能够在不同的激发带之间切换，所述激发带在光谱上通过具有陡峭边沿的精确定义的波长带表征。

根据现有技术，这样的光源被实现，其方式是要么设置具有可替换的介电带通滤光器的非常宽带的光源(例如白光发光二极管、白炽灯或气体放电灯)，所述带通滤光器例如布置在滑块或轮上，要么使用多个光源，所述光源具有固有地受限制的光谱范围(激光器、SLD)和/或是更宽带的(例如彩色LED)，但是在光谱上分别由固定的带通滤光器定义。在使用多个光源时，在光照射到样品上之前通常通过二向色镜使光路叠合。

发明内容

发明优点

在此背景下，本发明涉及一种用于照射样品的设备。该设备包括第一光源、第二光源和至少一个全息光学器件。在此，第一光源、第二光源和全息光学器件彼此间被布置为使得来自第一光源的第一光和来自第二光源的第二光经由全息光学器件被引导到公共样品区域上用于照射样品。

样品优选地包括材料，所述材料可以在合适的光学激发的情况下被激发用于发荧光，尤其是由于在样品中包含的或添加到样品的荧光基团。样品尤其是可以是生物样品。例如，样品可以包括动物或人类的体液的部分，例如来自血液、尿、唾液或涂片或来自组织标本的成分。尤其是，样品可以包含核酸或核酸的切片，优选地来自等温或基于聚合酶链式反应(“PCR”)的核酸切片增殖的核酸的增殖部分。例如，样品可以包含来自用于探测病原体的探测方法的产物，尤其是来自等温或基于PCR的DNA扩增的产物，其中对特定病原体的存在的探测尤其是应该通过以基于荧光的方式读出用荧光基团标记的DNA样品来进行。然而，此外本发明原则上适用于其中必须利用多个波长带照亮发荧光的检查对象的每种应用和每种为此使用的设备，尤其是在生命科学、法医学领域中以及在保护和在实时检验产品、尤其是防产品盗版的文档时。

光源可以例如是发光二极管(“LED”)、超辐射或激光二极管、白炽灯、气体放电灯或也可以是由初级源激发的诸如磷转换源之类的发光装置。第一光源优选地具有与第二光源的第二发射光谱不同的第一发射光谱。因此，第一光可以在其波长谱方面优选地不同于第二光。在有利的实施中，第一或第二光源包括射束成形元件(例如凹面镜、菲涅耳或折射透镜)和/或光谱过滤元件(例如介电滤光器或有色玻璃)。尤其是，第一或第二光源可以包括用于以定义的方式限制所发射的光的带通滤光器。通过这样的带通滤光器，光源的光谱范围可以有利地被限制得与这仅仅由于全息光学器件的固有光谱宽度可能的相比更窄带并且边沿更陡峭。此外，可以减少具有不期望的波长的散射光。可替代地或附加地，这样的射束成形和/或光谱过滤元件可以布置在设备的其他位置处，尤其是布置在全息光学器件和样品区域或样品之间。

全息光学器件(也简称为“HOE”)尤其是其全息特性可以被用于仪器的光学系统以便例如替代传统的透镜、镜和棱镜的元件。HOE优选地包括用于机械稳定化的基板(例如玻璃或塑料)以及至少一个或多个光学有效的层，一个或多个全息图被写入到所述层中。如上所陈述的，HOE被设计用于将第一和第二光源的光至少按比例地引导到样品区域上。在此，全息图的固有波长选择性可以优选地被用作期望的滤光功能，以便选择用于照亮样品区域和样品的特定波长带。在本发明的有利设计方案中，全息光学器件可以包括反射全息图或透射全息图，所述反射全息图或透射全息图被配置为表面全息图或优选地被配置为体积全息图。因此，全息光学器件优选地被构造用于在相对于HOE预先给定地放置具有第一发射光谱的第一光源以及具有第二发射光谱的第二光源时将来自第一光源的光的至少一部分和来自第二光源的光的一部分引导到预先给定的样品区域上。

(公共)样品区域应该被理解为相对于HOE并且优选地相对于两个光源的特定空间区域，尤其是特定的空间角区域，在其中可以放置样品用于根据本发明的照亮。

因此，通过本发明有利地提供用于荧光光谱法的激发光学系统，其中来自不同激发通道的激发光可以经由全息光学器件被引导到待检查的样品上。在此，全息光学器件可以有利地履行多种功能，尤其是由于在HOE的一个或多个全息层中的为此构造的全息结构。一方面，HOE优选地被配置用于在几何上联合多个光路，并且从而将来自不同方向的入射到HOE上的光束偏转到公共区域，尤其是公共方向，尤其是经由HOE引起的反射或透射来进行。此外，HOE可以被配置用于仅将特定波长的光束引导到特定方向，优选地引导到样品上。这此外具有以下优点，即可以不需要带通滤光器。此外，HOE可被构造用于成形，尤其是过滤、衍射、聚焦/聚束、准直和/或展开光源中的一个或多个光源的固有辐射分布，而在此不需要其他常见的滤光器、衍射光栅、透镜或曲面镜。此外，HOE可以被设立用于尤其是在预先给定的波长带的短波和/或长波边沿处衍射预先给定的波长的光。在此，HOE可以优选地被构造用于同时履行这些功能中的一个或多个功能。换句话说，HOE可以对于预先给定的波长的和/或来自预先给定的方向的光以射束成形的方式起作用。优选地，HOE此外可以对于其他波长和/或来自其他预先给定的方向的光是可穿透的，即如果情况确实如此，只能轻微地影响这样的光。

因此，本发明有利地能够实现：经由HOE可以利用来自同一方向的在光谱上不同的光照亮样品。尤其是，如上所描述的，通过本发明，波长敏感地、确定性地偏转光是可能的。尤其是当位于样品中的不同的荧光基团在相同的几何照亮条件下应该利用不同的激发光谱激发时，即当与光的光谱分布无关地应该使样品遭受相同的照亮情形时，这是特别有利的。与利用在空间上分离的光源照亮样品相比，通过根据本发明的设备能够实现的相同照亮具有特别的优点，即样品中的不均匀性由不同的激发光以相同的方式被照亮并且不以不同的方式影响不同的荧光信号。

与开始时阐述的具有宽带光源和可更换的滤光器的解决方案相比，根据本发明的设备具有以下优点：不需要可移动的部件和与此连接的易于故障和磨损的机构。此外避免：通过宽带光源产生的光的大部分保持未被使用，可能通过进一步的措施被屏蔽，并且随之出现的废热必须被导散。与开始时阐述的具有多个光源的解决方案相比，本发明还具有特别的优点。根据本发明的解决方案可以比使用多个光源明显成本更低地可实现。因为对于具有固有地受限制的光谱范围的光源来说，经常需要激光或超辐射二极管，并且对于宽带光源来说需要比较昂贵的介电带通滤光器。此外，由于HOE的特别的特性，根据本发明的设备不需要任何附加的光学构件，诸如用于联合各种光源的光路的二向色镜。

因此，本发明提供节省资源的、紧凑且比较低成本的激发光学系统，所述激发光学系统特别适用于使用在低成本分子诊断中，尤其是用于应用在芯片实验室平台中，优选地在具有复用功能性的定量实时PCR情况下，例如在定点照护解决方案情况下。

在一种优选的设计方案中，HOE和两个光源彼此间被布置为使得来自第一光源的第一光和来自第二光源的第二光经由HOE被引导到公共光程或光路上用于照射样品，优选地经由通过HOE的反射进行，对此HOE包括反射全息图。公共光程或公共光路在此尤其是可以通过至少部分地、优选地完全重叠的光路或射束轮廓来实现。在由光源发出的光的平坦波的特殊情况下，根据本发明的设备能够实现由HOE偏转的光束的至少部分地、优选地完全叠合的波前。

在有利的改进方案中，该设备还可以如上所描述包括多于两个的光源，其中其他光源同样可以如上面陈述的那样具有射束成形和/或光谱过滤元件。根据有利的设计方案，该设备尤其是包括两个与六个之间、优选两个与四个之间的光源，尤其是适用于分子诊断应用的光源。因此可以有利地利用许多不同的光谱以相同的方式照亮样品区域。

根据特别的设计方案，该设备包括至少一个第三光源，并且全息光学器件被构造用于对于来自第三光源的预先给定的波长的光是可穿透的。从而特别紧凑地实施设备有利地是可能的，其中HOE位于第三光源与其他两个光源以及样品之间。换句话说，HOE被构造用于将来自第一和第二光源的光偏转到样品上并且使来自第三光源的光通过，使得优选地来自所有三个光源的光从同一方向射到样品区域上并且尤其是射到样品上。根据该设计方案，HOE因此优选地对来自第三光源的预先给定的波长的光没有明显作用，除了由于界面和材料特性(菲涅耳反射以及些微的散射和吸收)而不能完全避免的效应之外。在优选的设计方案中，其他光源可以被放置在HOE的与第一和第二光源相同的侧上或者与第三光源相同的侧上，使得来自这些光源的所选定的光同样经由HOE被偏转或者通过HOE被引导。在另一设计方案中，HOE可以被设立用于使来自预先给定的方向的预先给定的波长的光通过HOE，并且在此修改方向，使得如光的衍射的情况下的效应出现。

在本发明的一种特别有利的改进方案中，该设备包括一个或多个其他光学元件，尤其是光阑、透镜和/或快门或如上面描述的其他射束成形和/或光谱过滤元件。这些其他光学元件可以相对于全息光学器件被布置用于修改、尤其是聚束、聚焦和/或偏转来自光源的由HOE偏转的光。这具有以下优点，即由全息光学器件偏转的光在射到样品上之前可以进一步被适配。

在本发明的一种特别优选的改进方案中，第一光源和第二光源布置在围绕全息光学器件的出射轴的锥体或截锥的护套上，尤其是圆上。出射轴在此尤其是应该被理解为HOE由于其配置而按规定发出或偏转光的方向。在此，全息光学器件可以优选地布置在锥体或截锥的尖端处或尖端中。护套在此可以仅仅被理解为锥体或截锥的几何物体的假想几何形状。可替代地，第一和/或第二光源实际上可以布置在优选地至少部分地圆锥形、棱锥形、截锥形或截棱锥形构件的护套上或护套中。这具有以下优点，即可以成本低地且精确地制造旋转对称模制件，并且由于充分利用模制件的几何形状显著减少了调节耗费。在优选的临界情况下，第一光源和第二光源布置在围绕全息光学器件的出射轴的圆上。尤其是，该构件还可以是空心体。在这种情况下，光源和/或HOE可以安装在空心体的内部中，尤其是安置在内壁处或内壁中。

根据另一有利的设计方案，该设备具有一个或多个镜。在此，镜相对于光源和全息光学器件被布置为使得由光源发出的光经由镜被引导到全息光学器件上。优选地，镜可以布置在构件的上面描述的护套上或护套处。如果该设备如上面描述的具有空心体，则一个或多个镜可以安置在空心体的内侧上，尤其是安置在空心体的护套的内侧上。护套的一部分也可以被构造为镜，例如由于护套的表面的反射区域，例如反射式金属面。因此，一个或多个镜可以是逐渐尖细的护套的一部分，尤其是优选地构造为空心体的锥体、截锥、棱锥体或截棱锥的护套的一部分。

在另一有利的设计方案中，该设备具有透明主体，所述透明主体被布置为使得至少一个光源的光可以通过透明主体被传导，优选地在充分利用主体内的全反射的情况下进行。这具有以下优点：至少一个光源的光束可以经由实心透明主体被传导至HOE和/或可以从HOE被传导至样品区域。尤其是，透明主体可以布置在至少一个光源与HOE之间，优选地布置在两个光源与HOE之间。为此，透明主体可以至少部分地由玻璃或透明塑料组成。根据一种有利的设计方案，HOE可以安置或布置在透明主体上或透明主体中。这具有以下优点，即不需要自身的基板来放置HOE。在一种优选的设计方案中，至少一个光源和HOE邻接透明主体，其中该主体可以被成型为板。这具有以下优点：通过光源耦合输入到主体中的光可以通过主体被传导至HOE，优选地在充分利用全反射的情况下进行。在此，HOE可以例如具有反射全息图或透射全息图，用于从主体耦合输出光。

在本发明的另一有利的设计方案中，光源布置在公共电路板上。这具有以下优点，即仅需要一个构件用于以明确定义的方式放置光源。

根据本发明的一种特别有利的改进方案，全息光学器件被配置用于准直或聚焦入射辐射。入射辐射可以是平坦波、发散辐射或会聚辐射。发散辐射尤其是可以是如例如由近似点状的光源发出的具有球形波前的辐射的一部分。

一种用于检查尤其是生物样品的装置也是本发明的主题，其中该装置包括根据本发明的设备和用于检测由所容纳的样品发射的光、尤其是荧光的测量装置。

此外，一种用于利用根据本发明的设备照射尤其是生物样品的方法是本发明的主题，也即以下方法，其中来自第一光源的第一光和来自第二光源的第二光经由全息光学器件被引导到公共样品区域上，尤其是引导到公共光程上，用于照射样品。如上面阐述的，根据本发明的方法尤其是适用于应用在芯片实验室平台中，优选地用于在具有复用功能性的(定量)实时PCR情况下、例如在定点照护解决方案的情况下进行荧光测量。关于根据本发明的方法的其他优点，参考根据本发明的设备的上面描述的优点。

附图说明

本发明的实施例在附图中示意性地示出并且在下面的描述中更详细地得以阐述。对于在不同的图中示出的并且类似地起作用的元件使用相同的附图标记，其中不需要对元件的重复描述。

图1至6示出根据本发明的设备和装置的实施例，以及

图7示出根据本发明的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的设备100的第一实施例。设备100包括全息光学器件150(“HOE”)、第一光源110和第二光源120，以便对放置在样品区域200中的样品210进行照亮。例如，如上面描述的那样，样品包括通过聚合酶链式反应复制的DNA片段，所述DNA片段应该通过激发由荧光探针在样品中被探测。图1还示出根据本发明的装置1000的实施例，所述装置包括根据本发明的设备100的实施例和测量装置300，其中测量装置300被设立例如作为摄像机用于检测由样品210发出的荧光。

HOE 150包括一个或多个全息图，例如作为体积全息图，所述全息图可以嵌入一个或多个光聚合物层中。光聚合物层可以被施加在合适的载体上，例如被施加到玻璃板上，或者也可以嵌入在两个载体之间，例如以层压的形式。在配置为体积全息图时，可以根据光源相对于HOE和样品区域的期望布置将全息图曝光到(一个或多个)层中。在配置为具有层厚度的局部变化的全息图的情况下，可以例如借助于压印模板(也称为“母版(Master)”)将全息图压印到层中。

如图1中所示，第一光源110、第二光源120和全息光学器件150彼此被布置为使得来自第一光源110的第一光10和来自第二光源120的第二光30可以经由HOE 150被引导到公共样品区域200上用于照射样品210。为此，HOE 100被配置为使得所述HOE将第一波长的平面光波、尤其是准直辐射从第一方向引导到公共样品区域200上。在这里以及在下面，“……波长的光波”尤其是指的是具有来自有限宽度的波长区间的波长的光波，即尤其是具有来自有限宽度的特定波长谱的波长的光波。

HOE 150在该示例中被指定为使得所述HOE将第一波长的平面光波(准直射束)从第一方向10偏转到第二方向20，优选地如在图1中所示垂直于HOE 150的表面地偏转。HOE150此外被设计为使得来自第三方向30的第二波长的平面光波同样被偏转到第二方向20，即两个光程被联合。如所示的，优选地使用反射全息图，因为从而实际上大多可以实现衍射效率和光散射方面的更好质量。然而，可替代地，用透射全息图配置设备100也是可能的。如上所阐述的，HOE 150可以尤其是(附加地)被配置用于根据入射到HOE 150上的光的方向来进行波选择。

如图1中所示，两个光源110、120、优选地发光二极管(LED)被安置为使得所述光源可以照亮HOE 150，其中波长和射入方向必须对应于HOE 150的全息图的设计。例如，第一光源110可以是辐射具有中心波长约为472纳米(nm)并且半值宽度为15nm的光的LED。第二光源120例如同样可能是发射具有中心波长约为530nm并且半值宽度为32nm的光的LED。在该示例中，HOE 150因此被设计用于将来自第一光源110的具有波长为472nm的光和来自第二光源120的具有波长为530nm的光在共同的方向20上朝向样品区域200偏转。HOE 150的全息图的效率在此典型地遵循围绕相应的中心波长具有例如15nm的宽度的洛伦兹分布，所述中心波长不一定必须精确地与LED 110、120的中心波长一致。HOE 150优选地将经偏转的辐射限制在由自身的半值宽度给定的范围上，并且根据运行、尤其是根据温度和电流供应并且尽管LED的由于制造公差而变动的中心波长而仍相对地(gegenüber)保持所述范围稳定。

HOE 150因此将从不同的方向10、30入射的两个射束联合到公共光路20上，使得可以通过接通和关断具有不同波长的各个光源110、120从相同的方向20照亮样品210。在图1中对于两个光源110、120和两个方向10、30以两个不同的波长谱示出的实施例可以在需要时被扩展附加的光源。此外，在图1中示出的光源110、120相对于HOE 150的对称性不是强制性的。尤其是，与所示的不同地，光源110、120可以相对于HOE被布置为使得由所述光源射出的光与HOE 150的表面法线构成不同的入射角。HOE 150还可以被配置用于在预先给定的入射角的情况下不像所示的那样沿着HOE 150的表面法线偏转从光源110、120入射的光，而是以相对于表面法线的另一角度偏转从光源110、120入射的光。

对于分子诊断应用而言，诸如在具有复用功能的定量聚合酶链式反应的情况下，设备100可以优选地具有两个至六个光源，特别优选地四个光源。例如，两个或更多个光源可以被布置在围绕垂直于HOE的轴、尤其是围绕HOE的表面法线的圆上，所述表面法线根据图1位于第二方向20上，如下面进一步阐述的。这具有光学、结构和制造技术优点。光源的最大数量仅受到实际原因的限制，尤其是受到有限的安装空间以及HOE 150随着增加的复用程度而降低的效率的限制。

为了改善光产量，有利的可以是通过光学收集元件111、121将光源110、120的光集中到HOE 150上，根据HOE 150的全息图的光学设计以及光路被准直或集束。在这里，可以使用从现有技术中已知的折射或衍射光学元件，也即例如简单的透镜、抛物线聚光透镜、菲涅耳透镜、HOE或这些元件的组合。

尽管HOE 150的全息图原则上已经以波长选择的方式起作用，但是设备100可以具有带通滤光器112、122，如图1中所示。优选地，所述带通滤光器如所示那样布置在收集元件111、121下游，在那里由光源110、120发射的射束具有尽可能窄的角度分布。在此优选地，利用带通滤光器112、122，光源110、120和收集光学器件111、121的空间与HOE 150的空间在光学上分离(例如通过屏蔽面或在筒中，如在图1中所示)，使得没有光分量可以从光源110、120经过带通滤光器112、122而到达HOE 150。如上面描述的，可选的带通滤光器112、122具有以下有利效应：与这由于HOE 150的全息图的固有光谱宽度通常可能的相比，将光源110、120的光谱范围限制为更窄带的和边沿更陡峭的。此外，可以从而减少具有不期望的波长的散射光。

如此外图1中所示的，设备100可以具有另一收集元件220、尤其是聚光透镜，用于将射束20聚焦到样品210上。此外，设备100可以包括其他光学器件，诸如光阑、透镜和快门，以便在HOE之后进一步形成联合的光路20。

图1中所示的实施例尤其是适用于偏转平坦波或准直射束。特别是当除了清除散射光之外，还应该使用干涉滤光器112、122(带通滤光器或截止滤光器)，例如在各个光源之前，或者也使用连接在HOE 150下游的多带通滤光器时，这是有利的。

但是，根据本发明的设备100还使得能够利用HOE 150不仅实现波长选择性偏转，而且对入射的光的波前进行成形。图2a示出一种实施例，其中从相应的光源110、120发出的球面波11、31被偏转成朝向样品210行进的球面波21。在此，在射束图像中表达地，光源110、120的发散光由HOE 150在大的横截面积上聚集并且被聚焦到样品210上。可替代地，还可以实现设备100的实施例，其中HOE 150要么在样品侧要么在光源侧提供比较平坦的波并且在该侧上使得能够集成带通滤光器，但是分别对于另一侧以收集或集束的方式起作用。如上面针对图1提出的，图2a中所示的光源110、120相对于HOE 150的对称性也不是强制性的。

图2b示出图2a的实施例的一种改进方案，所述改进方案具有相对于前两个光源110、120的附加第三光源130，其中来自第三光源130的光优选地在不受HOE的影响的情况下照射样品。尤其是，第三光源130可以布置在HOE 150的背离前两个光源110、120的侧上。HOE150在此可以优选地被构造为对于来自第三光源130的预先给定的波长范围的光40是可穿透的。这具有以下优点：来自第三光源130的这样的光实际上在无影响的情况下可以附加地作用于样品210，优选地从与经由HOE偏转的来自第一和第二光源110、120的光相同的方向。在此情况下，充分利用HOE的高波长选择性的优点，以便同时实现光的反射和其他光的透射，使得有利地光源110、120、130可以相对于HOE被放置在不同的位置并且尽管如此仍然使得能够利用所有这些光源110、120、130的光从同一方向照射样品210。换句话说，HOE 150可以被实现为使得所述HOE将来自特定的方向的特定波长的光偏转到期望的目标方向，并且同时可以使特定的其他波长和/或来自特定的其他方向的光在同一目标方向上实际上不受阻碍地通过。例如，光源110、120、130可能具有470nm、530nm、590nm、630nm、405nm或385nm的峰值波长。如果全息材料对于应用侧期望的波长之一不适用，例如对于385nm，则可能的是，根据图2b给源130配备有那个波长。根据图1的第一实施例还可以关于HOE 150和第三光源130相应地被改进。如图2b中所示，设备100可以具有布置在第三光源130前面的其他透镜131、132和/或带通滤光器133，以便根据需求收集/漫射或过滤来自第三光源的光。

可替代地，HOE 150可以被构造用于对来自第三光源130的预先给定的波长以及在特别的实施例中如上面已经陈述的那样也对来自第一和/或第二光源110、120的预先给定的波长的光进行成形，尤其是过滤、集束、漫射和/或衍射。这具有以下优点，即HOE接管滤光器、透镜或衍射光栅的功能。图2c为此示例性地图解通过HOE 150对由第三光源130发射出的光的射束成形。根据该示例，HOE 150被构造用于在短波边沿310处和/或在长波边沿320处衍射预先给定的波长谱300(并且因此有效地定制光谱300)和/或类似于聚光透镜地对穿过HOE 150的光330进行聚束。从而可以以有效的方式将光源130的固有光谱定制到更窄、优选地边沿更陡峭的形状，这有利地导致入射到样品210上的光谱，所述光谱相对于在光源130的温度、工作电流或构件容差方面的波动更稳健。在优选的设计方案中，HOE还可以被构造用于将衍射开的光分量310、320转化成内模并且从那里优选地转化成吸收材料或束流捕集器(Strahlfalle)，以便避免散射光。

如上面已经提及的，在制造技术上可以有利的是，将光源110、120的位置设置在围绕出射轴20的圆50上。在图3中所示的实施例中，多个光源110、120布置在截锥160的护套161上，使得所述光源的光轴在无进一步调节的情况下指向HOE 150的中心。尤其是，光源110、120沿着围绕HOE 150的出射轴20的圆162布置。在此，截锥160优选地围绕HOE 150的出射轴20旋转对称地布置，其中出射轴垂直于平面的HOE 150，即与HOE 150的表面法线叠合。

在图4中所示的实施例的情况下，第一光源110和第二光源120布置在公共电路板170上，这在制造技术上是有利的。电路板170尤其是可以是对于光学构件常见的基板，例如是在电子设备中常见的印刷电路板。在光源110、120的高功耗的情况下，电路板可以具有由用于散发废热的良好导热材料制成的芯，例如包括铝。于是，可以如所示那样经由截棱锥160160或截锥160的内侧上的至少部分地镜像的表面或者替代地经由安置在内侧处的镜163将准直射束10、30引导到HOE 150上。例如，可以通过反射式金属表面、尤其是经蒸发的铝或银来实现锥台160的内表面的镜像。反射式表面也可以是弯曲的并且因此同样履行光学功能。如也在图3中所表明的，HOE 150同样可以布置在锥台160上或锥台160中。

代替空心主体160，设备100还可以具有实心透明主体180，其中通过全反射进行射束偏转。主体180可以具有玻璃或透明塑料。

图5a示出根据本发明的设备100的另一实施例，所述设备包括多个光源、尤其是发光二极管，在该示例中为四个光源110、120、130、140。LED 110、120、130、140被布置在电路板171上，例如以二乘二网格状布置，如在图5b中以电路板171的俯视图示出的。可替代地，设备100还可以具有更多或更少的光源，所述光源尤其是以彼此间最小距离布置，如下面描述的。

HOE 150与电路板171的表面相对地布置，所述HOE优选地配置用于将垂直入射的且在该示例中近似球形的光10由于近似点状的光源110、120、130、140尤其是沿公共方向20以相对于HOE 150的表面法线174为角度175偏转到公共样品区域中。例如，角度175可以具有40和70度之间、优选地50和50度之间的值。优选地应该将角度选择为使得避免菲涅耳反射，尤其当全息图上的入射角对应于出射角时发生所述菲涅耳反射。为了HOE 150的在很大程度上叠合的照亮，在电路板171和HOE 150之间的距离126优选地是光源110、120、130、140之间的距离127的至少三倍，完全优选地是至少五倍。因此，如果光源110、120、130、140尽可能靠近地被放置在一起以便实现发射锥体的良好重叠，则也是有利的。

如所示，设备100还可以具有光阑124，以便尽可能地将由HOE 150偏转的光带到叠合的区域，并且从而实现样品区域200的对所有光源尽可能相同的照亮情形。

如果代替自由射束布置使光束在全息图或HOE的载体介质、大多是玻璃板中传播，则特别紧凑的和在硬件技术上简约的概念是可能的。这样的布置在根据图6的根据本发明的设备100的另一实施例中示出。在该示例中，设备100包括透明板190作为透明主体180，LED形式的两个光源110、120尽可能无空隙(可能由折射率适配的层促成)地邻接于所述透明板190。透明板190可以例如是玻璃板190或其他透明载体介质，例如基于透明塑料。从光源110、120耦合输入到透明板190中的光由同样邻接于板190的HOE 150偏转到公共样品区域200上，所述HOE 150包括反射全息图。除了充分利用在板190内的全反射之外，该设备还可以包括其他HOE 151、152，所述其他HOE同样邻接于板并且对入射的辐射进行偏转，优选地在第一HOE 150的方向上。如图5中所示的，所有三个HOE 150、151、152在制造技术上有利地位于板190的同一侧上并且分别包括反射全息图。因此，从光源110、120馈入到板190中的光束不仅经由全反射而且经由其他HOE 151、152被引导到布置在其间的第一HOE 150，所述第一HOE将光20从板190耦合输出。可替代地，HOE 150还可能具有透射全息图和/或布置在板190的相对侧上。可替代地，第一HOE也可以沿着板190在较大的宽度上延伸，并且因此替代其他HOE 151、152。

图7示出针对根据本发明的方法600的实施例的流程图600，该方法可以例如利用根据图1至图5的实施例之一来执行。在方法600的第一步骤601中，提供根据本发明的设备100。在第二步骤602中，可以将样品210放置在公共样品区域200中。在第三步骤603中，将来自第一光源110的光以及随后或同时将来自第二光源120的光经由HOE引导到公共样品区域上，以便例如激发样品210中的荧光基团。在可以与第三步骤603同时进行的第四步骤604中，利用测量装置300、也即例如摄像机300或光电二极管检测由样品210发出的荧光辐射，用于对样品210进行后续分析。

Claims (15)

1.一种用于照射尤其是生物样品(210)的设备(100)，所述设备包括第一光源(110)、第二光源(110)和至少一个全息光学器件(150)，其中所述第一光源(110)、所述第二光源(120)和所述全息光学器件(150)相对于彼此布置为使得来自所述第一光源(110)的第一光(10、11)和来自所述第二光源(120)的第二光(30、31)经由所述全息光学器件(150)被引导到样品区域(200)上用于照射所述样品(210)。

2.根据权利要求1所述的设备(100)，其中所述第一光(10、11)和所述第二光(30、31)具有不同的波长谱。

3.根据权利要求1或2所述的设备(100)，其中所述设备(100)包括第三光源(130)并且其中所述全息光学器件(150)被构造为对于来自所述第三光源(130)的第三光(40)是可穿透的。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，所述设备包括一个或多个光学元件(111、121、220)，以便修改、尤其是集束和/或聚焦来自光源的由所述全息光学器件(150)偏转的光。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其中所述第一光源(110)和/或所述第二光源(120)布置在构件(160)、尤其是锥体、截锥、棱锥体或截棱锥的护套(161)处。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其中所述第一光源(110)和/或所述第二光源(120)沿着围绕所述全息光学器件(150)的出射轴(20)的圆(162)布置。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其中所述设备(100)具有一个或多个镜(163)，其中所述镜(163)相对于所述光源(110、120)和所述全息光学器件(150)布置为使得由所述光源(110、120)发出的光(10、30)经由所述镜(163)被引导到所述全息光学器件(150)上。

8.根据权利要求7所述的设备(100)，其中所述一个或多个镜(163)是构件(160)的逐渐尖细的护套(161)的一部分，尤其是锥体、截锥、棱锥体或截棱锥的护套的一部分。

9.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其中所述设备(100)具有透明主体(180、190)，所述透明主体被布置为使得至少一个光源(110、120)的光(10、11、30、31)能够穿过所述透明主体(180、190)被传导。

10.根据权利要求9所述的设备(100)，其中至少一个光源(110、120)和所述全息光学器件(150)邻接于所述透明主体(180、190)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其中所述光源(110、120)布置在公共电路板(170)上。

12.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其中所述全息光学器件(150)被构造用于准直或聚焦入射辐射(11、31)，尤其是具有例如球状波前的发散光。

13.一种用于检查尤其是生物样品(210)的装置(1000)，所述装置包括根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)和用于检测由所容纳的样品(210)发射的光、尤其是荧光的测量装置(300)。

14.一种用于照射尤其是生物样品(210)的方法(600)，其中将来自第一光源(110)的第一光(10、11)和来自第二光源(120)的第二光(30、31)经由全息光学器件(150)引导到公共样品区域(200)上用于照射所述样品(210)。

15.根据权利要求14所述的方法(600)，其中所述方法(600)在聚合酶链式反应时、尤其是在定量实时聚合酶链式反应时被使用。