JP2002527743A - 円柱レンズ配列を有する結像システム - Google Patents

円柱レンズ配列を有する結像システム

Info

Publication number
JP2002527743A
JP2002527743A JP2000576266A JP2000576266A JP2002527743A JP 2002527743 A JP2002527743 A JP 2002527743A JP 2000576266 A JP2000576266 A JP 2000576266A JP 2000576266 A JP2000576266 A JP 2000576266A JP 2002527743 A JP2002527743 A JP 2002527743A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
imaging system
cylindrical
array
lens
prism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000576266A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4468583B2 (ja
Inventor
フェルカー，マルティン
ファティンガー，クリストフ
Original Assignee
カール・ツアイス・スティフツング・トレーディング・アズ・カール・ツアイス
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by カール・ツアイス・スティフツング・トレーディング・アズ・カール・ツアイス filed Critical カール・ツアイス・スティフツング・トレーディング・アズ・カール・ツアイス
Publication of JP2002527743A publication Critical patent/JP2002527743A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4468583B2 publication Critical patent/JP4468583B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6452—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/251—Colorimeters; Construction thereof
    • G01N21/253—Colorimeters; Construction thereof for batch operation, i.e. multisample apparatus
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/005—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along a single direction only, e.g. lenticular sheets
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0062—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
    • G02B3/0068—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between arranged in a single integral body or plate, e.g. laminates or hybrid structures with other optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/04—Prisms
    • G02B5/045—Prism arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/02—Mechanical
    • G01N2201/024—Modular construction

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は、光学自動分析装置用の結像システム、特に蛍光読み取り装置に関する。この結像システムは試料側に円柱レンズ配列（６）と、この円柱レンズ配列の上流に配設したプリズム配列（７）とを含み、このプリズム配列の（７）プリズム（７ａ〜７ｃ）のプリズム効果は円柱レンズ（６ａ〜６ｃ）の円柱軸方向に存在する。この結像システムと、円柱レンズ配列（６）と検出器配列（１０）間の望遠鏡式結像システム（８、１１）により、いくつかの平行な円柱状の集束容積が生じ、これは望遠鏡式システムの光学軸の垂線に対して傾いている。この配置により、ある方向で開口の蛍光が検知可能となり、同時に蛍光信号の深度選択的評価、特に試料容器の底付近から出る蛍光と、その上にある溶液から出る蛍光との区別が可能になる。試料容器の底に傾いた集束容積に基づいて、この結像システムは、個々の試料容器（５ａ〜５ｃ）の底の高さが変化する場合にも、底付近の領域からの蛍光を同一の感度で検知することを保証する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、特に試料処理量の多い自動分析装置用の結像システムに関する。こ
の種の自動分析装置はしばしば微量滴定プレート用の「読み取り装置」または「
蛍光読み取り装置」と呼ばれる。この種の「読み取り装置」を例えば薬剤の作用
物質開発や分子医学診断に投入、すなわち使用すると、微量の試料量で膨大な試
料数の蛍光、ルミネセンスおよび吸収試験が必要となる。それ故これを使用する
場合には高い試料処理量が非常に重要である。他方、時定数が高い試料処理量に
とって邪魔になる反応運動力学を頻繁に測定することが求められる。
【０００２】 試料容器としては、これを使用する場合、例えば９６またはその整数倍、例え
ば３８４または１５３６個の試料容器を用いる標準の実施形態では、マトリクス
配列した最小試料容器を有する微量滴定プレートを使用する。代替として、試料
支持体として所謂材料チップも使用される。
【０００３】 いくつかの応用例では本来の測定課題は、溶液からセル内部に入り込んだ物質
かまたはセル表面で化合した物質の割合または割合の時間による変化を決定する
ことにある。その際該当する物質を通常蛍光色素によりマークする。この測定課
題では、セルにより受け入れられたまたはセルと化合した色素の蛍光信号をまだ
溶液中に存在する物質の蛍光信号と区別することが必要である。該当するセルは
通常微量滴定プレートの底に置かれるので、したがって底を選択して稼動する蛍
光読み取り装置が必要である。相当する底選択の蛍光読み取り装置は、例えばモ
レキュラー・デバイス・コーポレーション社（ＵＳＡ）からフルオロメトリック
・イメージング・プレート・リーダー（Ｆｌｕｏｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｉｍａｇｉ
ｎｇ Ｐｌａｔｅ Ｒｅａｄｅｒ）の商標で提供されている。この装置では蛍光
は、下から微量滴定プレートの底を通過してすれすれの入射によりスリットマス
クを通って励起される。その後蛍光が、励起光がすれすれの入射に基づいて試料
容器のわずかな深さまでしか入り込まない微量滴定プレートの横領域から検出さ
れる。しかしながらこの装置では、励起した蛍光のうちわずかな割合しかこの検
出に利用されないので、蛍光励起の効果が非常に少ない。さらにこの試料容積底
部の非常に小さい横領域の蛍光しか利用されないので、この小さい横領域に位置
するセルだけが測定信号に寄与する。
【０００４】 本出願人の未公開のドイツ特許出願第１９７ ４８ ２１１号では、相当する
分析器用の光学系が記載され、この系では試料容積側に、各試料容器に帰属する
レンズを有するレンズ配列が設けられている。このレンズ配列の検出器側で下流
に配設された対物レンズを有する望遠鏡と共同で、レンズ配列の個々のレンズの
焦点が、望みの測定信号を発生させるための検出器配列上に結像する。ここで信
号は、全試料容器に関して平行に同時に得られるので、この光学配列を用いて高
い試料処理量を実現することができる。この測定信号、例えば検出された蛍光は
、ほとんどレンズ配列の個々のレンズの集束容積のみに由来するので、この光学
配列で深さを選択する蛍光検出が可能となる。もっともここでは検出容積の横断
面、すなわちレンズ配列のレンズの光学軸に垂直な断面は非常に小さい。さらに
試料容器の底領域からの蛍光検出または他の測定信号の検出は、製造による制限
を受け微量滴定プレートの試料容器の個々の底が異なる高さをもつために、実際
に深さの走査、すなわち微量滴定プレートと光学系配列間の光学軸方向での異な
る間隔を有する多くの測定を必要とする。しかしながら深さの走査に必要な時間
の浪費は、高い試料処理量という目的と矛盾する。
【０００５】 本発明の目的は、多数の試料容器での平行測定が可能な結像システムを作り上
げることである。平行で得られた測定信号は、試料容器の底の高さが異なる場合
にも全試料容器中で同一の感度を示し、底付近の領域から来た測定信号の判別を
可能にし、高い試料処理量を可能にするものである。
【０００６】 この目的は、本発明によれば、請求項１の特徴を備える結像システムにより達
成される。本発明の有利な形態は従属請求項の特徴から明らかである。
【０００７】 それゆえ、本発明による結像システムは円柱レンズの配列を備える。この円柱
レンズ配列の試料側にプリズム配列を上流に配設する。その際、このプリズム配
列は、プリズムのプリズム効果が円柱レンズの円柱軸方向で起こるように円柱レ
ンズ配列に対して方向付けられる。その際、この円柱レンズ配列とプリズム配列
は、２つの分かれた構成部分かまたはただ１つの構成部分として形成することが
できる。後者の場合、共通の支持体上で組み合わされた配列は、試料側がプリズ
ム配列として形成され、試料から離れた側に円柱レンズが設けられる。
【０００８】 円柱レンズによりほぼ円柱状の検出容積が各試料容器内に生じる。円柱レンズ
の試料側で上流に配設したプリズムにより、集束容積の円柱軸は円柱レンズの円
柱軸に対して傾く。円柱レンズ配列は微量滴定プレートにほぼ平行に配設される
ので、そのことから試料容器の底に対して傾けて方向付けられた円柱状の検出容
積が生じる。この検出容積を貫通する横断面がこの検出容積を貫通する平行な切
断面に関して一致するので、異なる深さの試料容積からの測定信号の検出が、同
一の感度で実施される。したがって様々な試料容器の底の高さが違っても、異な
る測定感度にはならない。
【０００９】 ここで、ＵＳ−Ａ ５ ６０２ ６７９からすでに、結像すべき物体としてカ
ラーＬＣＤディスプレイにより投影される結像システムが既知であることを指摘
しておきたい。このシステムでは重なったプリズム効果を有するレンズ配列が使
用される。その際このレンズ配列の考えられ得るレンズ型としては、円柱レンズ
も挙げられる。そこでほとんど具体的な記述がなされていないが、そこではプリ
ズムのプリズム効果を円柱レンズの円柱軸に垂直に方向付けなければならず、そ
れによって色画素の望まれる重畳が達成されることが出発点となる。加えてそこ
では、本発明の問題提起から完全に逸れた問題提起がその基礎となっている。
【００１０】 本発明による結像システムは、好ましくは冒頭で述べたドイツ特許出願第１９
７ ４８ ２１１号と類似で、望遠鏡式結像システムと共に使用され、その際、
望遠鏡式結像システムの焦点距離の長いレンズが円柱レンズ配列方向に合わせら
れ、その直径により多くの、好ましくは全ての円柱レンズが覆われる。それから
さらに結像システムまたは望遠鏡式結像システムの下流に、好ましくは検出器配
列が配設され、この検出器配列を用いて測定光が結像システムの様々な平行光路
に関して平行に検出される。その際、この検出器配列はさらに、焦点距離の長い
望遠鏡レンズと円柱レンズ配列から逸れ、円柱レンズ配列から離れた望遠レンズ
の出口側の焦点面の後ろに配設されることが望ましい。この種の光学系配列では
、微量滴定プレートの底の高さが異なることから検出器配列上に測定光の強さ分
布の異なる横のずれが生じる。通常最大測定信号、例えば最大蛍光強度は、試料
容積底部から溶液への移行領域に起因するので、この領域から生じる測定信号は
、さらなる評価のためには最大信号強度をもつ検出器配列領域のみが考慮される
ため、容易にそれ以外の測定信号と区別することがでる。この方法で迅速かつ容
易に底領域に起因する測定信号を、溶液に起因する測定信号と区別することがで
きる。
【００１１】 本発明による結像システムは原則的に、望遠鏡式結像システムと検出器配列と
を併せて１つの構成ユニットにまとめることができる。しかしながら円柱レンズ
配列とプリズム配列が独自の構成ユニットを形成するモジュール構造が特に有利
である。この構成ユニットは簡単に上述の特許出願第１９７ ４８ ２１１号の
レンズ配列と交換することができるので、そこに記載された読み取り装置の機能
性はそれに応じて拡張される。代替として本発明に従ってモジュール構造で構成
された読み取り装置は、試料側の構造群をレンズ配列と交換すること、およびス
ペース環を両望遠レンズ間の対物レンズを有する構成ユニットに挿入またはこれ
と交換することにより、容易にＤＥ １９７ ４８ ２１１による読み取り装置
に変更することができる。
【００１２】 望遠鏡式結像システムによって、本発明では円柱レンズの口径が検出器配列に
形成される。
【００１３】 蛍光またはルミネセンスを励起するために、好ましくは検出器配列と焦点距離
の短い望遠レンズ間で測定光路へ反射する照明装置を備える。
【００１４】 本発明による光学結像システムを備えた完全な自動分析装置では、検出器配列
で検出された光信号を評価する評価用コンピュータを装備すべきである。この評
価用コンピュータは、円柱レンズ配列の円柱軸に垂直な方向の各試料容器に帰属
する光信号を積分し、続いてソフトウェアにより積分した光強度の最大値または
円柱レンズの円柱軸方向での他の方法による特徴的な信号変化の最大値のみを算
出し、それにより試料容積の底領域に起因する測定信号を判別する。
【００１５】 本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
【００１６】 図１に示した測定および評価システムは併せて４つのモジュール（１〜４）か
ら成り、その内の３つは光学成分を含む。これは分析、特に微量滴定プレート（
５）の試料容器（５ａ〜５ｃ）内にある試料の蛍光分析に利用される。試料は通
常試料容器（５ａ〜５ｃ）の底に置かれ栄養溶液で囲まれたセルの中にある。
【００１７】 微量滴定プレート（５）に最も隣接するモジュール（１）は、多数の円柱レン
ズ（６ａ〜６ｃ）を備えたレンズ配列（６）とプリズム（７ａ〜７ｃ）を備えた
プリズム配列（７）を含む。その際プリズム配列（７）は円柱レンズ配列（６）
の試料側に配設されるので、プリズム（７ａ〜７ｃ）は円柱レンズ（６ａ〜６ｃ
）と試料容器（５ａ〜５ｃ）の間に存在する。その際プリズム配列（７）または
プリズム配列のプリズム（７ａ〜７ｃ）は円柱レンズ配列（６）に対して、プリ
ズムのプリズム効果が円柱レンズ（６ａ〜６ｃ）の円柱軸方向に来るように方向
付けられる。
【００１８】 モジュール（１）の微量滴定プレート（５）から離れた側に１つのモジュール
（２）が接続されている。これは焦点距離の長い望遠レンズ（８）を含む。その
際、開口部の直径、正確に言うと焦点距離の長い望遠レンズ（８）の有効口径は
、この口径が円柱レンズ配列の円柱レンズ（６ａ〜６ｃ）の全口径面を覆うよう
に選択される。この状況では、図１およびその他の図では見やすくするために、
各々３つの試料容器を備える微量滴定プレート（５）のほんの一部しか表してい
ないことを指摘しておく。実際には９６またはその整数倍の３８４または１５３
６の相当する試料容器と、それに応じて微小レンズ（６ａ〜６ｃ）とプリズム（
７ａ〜７ｃ）の数によって決定される光路の数が存在する。それに応じて焦点距
離の長い望遠レンズ（８）の口径が全光路を覆う。
【００１９】 焦点距離の長い望遠レンズ（８）を含むモジュール（２）の上であって、焦点
距離の長い望遠レンズ（８）の焦点面領域に、主に間隔支持器として使われ、絞
り（９）を除いて光学系を含まない中間モジュール（３）が続く。その際この絞
り（９）は、図１では図面に垂直に立っている円柱レンズ（６ａ〜６ｃ）の円柱
軸方向に口径絞りを形成する。これに垂直な方向、つまり図１の図面内にこの絞
り（９）は視域絞りを形成する。絞り（９）はこの方向で、絞り（９）を通る試
料容器（５ａ〜５ｃ）の横の縁からの測定光、例えば蛍光が検出配列（１０）に
より遮断されるように作用する。
【００２０】 最後に照明および検出器モジュール（４）が中間モジュール（３）に続いてい
る。これは、焦点距離の長い望遠レンズ（８）と共に無限焦点システムを形成す
る焦点距離の短い望遠レンズ（１１）と検出器配列（１０）、照明装置（１２）
並びに焦点距離の短い望遠レンズ（１１）と検出器配列（１０）間に配設された
照明反射器（１３）を含む。この照明反射器（１３）と検出器配列（１０）間に
さらに、蛍光ないしルミネセンスの波長領域では透過性が高く、照明装置（１２
）の励起光の波長領域では透過性が低い蛍光フィルタ（１４）を配設する。それ
に加えて代替で照明反射器は、相当する二色性ビームスプリッターとしても形成
することができる。
【００２１】 照明装置（１２）はコリメート光束路を発生し、その直径は焦点距離の短い望
遠レンズ（１１）の口径に相当する。この照射光束は、レンズ（８と１１）によ
って形成された望遠鏡を通って焦点距離の長い望遠レンズ（８）の口径へ広がり
、それに応じて円柱レンズ配列（６）の円柱レンズ（６ａ）の全口径をくまなく
照射する。すると円柱レンズ（６ａ〜６ｃ）を通って円柱レンズ（６ａ〜６ｃ）
の円柱軸に垂直な方向、つまり図１の図面内に励起光の集束が起こる。それに対
して垂直な方向では励起光はコリメートされたままで、その際プリズム（７ａ〜
７ｃ）のプリズム効果により偏向されるので、試料容器（５ａ〜５ｃ）の底付近
に、試料容器（５ａ〜５ｃ）の底へ傾いている多数のラインフォーカスが生じる
。その際このラインフォーカスの幅は、実際に有効な光源の、照明装置（１２）
内の光ファイバ（１５）の出口面（１５ａ）の横の寸法により算出される。この
実際に有効な光源の寸法はその際、試料容器（５ａ〜５ｃ）中に十分大きな集束
容積およびそれと共に励起容積が生じるように選択される。
【００２２】 結像側の移行関係を、２つの互いに垂直な方向に関して図２ａと２ｂに表す。
その際図２ａの図面は図１の図面に相当する。この方向の結像の割合に関しては
、プリズム（７ｂ、７ｃ）のプリズム効果がこれに対して垂直な方向にあるので
、プリズム配列（７）は重要ではない。円柱レンズ（６ｂ、６ｃ）がこの方向で
作用するので、試料容器（５ｂ、５ｃ）内で円柱レンズ（６ｂ、６ｃ）の集束容
積中に生じる蛍光が、大口径をもつ円柱レンズ（６ｂ、６ｃ）および焦点距離の
長い望遠レンズ（８）によりこの焦点距離の長い望遠レンズ（８）の焦点面に集
められ、それにより絞り（９）の面に形成される。ここで重なった収差中間像が
生じ、これは続いて焦点距離の短い望遠レンズ（１１）により無限に結像される
。引き続き蛍光が検出器配列（１０）の分離領域（１０ｂ、１０ｃ）により検出
される。その際円柱レンズ（６ｂ、６ｃ）の瞳孔は、両レンズ（８、１１）によ
り形成された望遠鏡により、検出器配列（１０ｂ、１０ｃ）の分離領域上の検出
器配列の面内に結像される。
【００２３】 それに対して円柱レンズ（６ｂ）の円柱軸方向では（図２ｂ）、円柱レンズは
作用しない。ところがこの方向ではプリズム配列（７）のプリズム（７ｂ、７ｄ
）がプリズム効果を発揮する。この方向では焦点距離の長い望遠レンズ（８）が
対物レンズとして作用し、これは比較的小さい口径を用いて蛍光を試料容器（５
ｂ、５ｄ）から集める。プリズム（７ｂ、７ｄ）のプリズム効果によりさらに偏
向が起こるので、この方向では個々の光路の焦点が焦点距離の長い望遠レンズ（
８）の焦点面に対して傾き、それにより試料容器（５ｂ、５ｄ）の底に対して傾
く。試料容器（５ｂ、５ｄ）、すなわち微量滴定プレートはその際試料容器の底
と共に焦点距離の長い望遠レンズ（８）の焦点面内に配設される。焦点距離の長
い望遠レンズ（８）から集められた蛍光は、これによりコリメートされるので、
この方向では絞り（９）が口径絞りとして作用する。焦点距離の短い望遠レンズ
（１１）の後方焦点面（Ｆ２）には、焦点距離の長い望遠レンズ（８）の焦点の
中間像が生じる。領域（１０ｂ、１０ｄ）を有するこの検出器配列は、この焦点
面のわずかに後方に配設される。
【００２４】 円柱レンズ配列（６）の構成を、図３ａに円柱レンズ配列（６）の部分図とし
て表す。この円柱レンズ配列は、円柱軸方向で各々配列の全長上でこの方向へ伸
びる多数の互いに平行に配置された円柱レンズ（６ａ、６ｂ、６ｃ）を含む。円
柱レンズ間の領域（１７）は、光路を分離するために特に不透明に形成される。
図３ｂでは相当するプリズム配列（７）の部分図を透視画法で表す。これは、円
柱レンズ（６ａ、６ｂ、６ｃ）の円柱軸方向で各々プリズム効果をもつプリズム
（７ａ、７ｂ、７ｃ）の帯状配置を含む。言い換えると各プリズム（７ａ、７ｂ
、７ｃ）は円柱軸方向で、その厚みが増えるまたは減る。円柱レンズ（６ａ、６
ｂ、６ｃ）の円柱軸に垂直な方向では、プリズム（７ａ、７ｂ、７ｃ）はプリズ
ム配列（７）の全長上で伸びている。プリズム（７ａ、７ｂ、７ｃ）間の領域（
１８）は、光路を分離するためにこれも不透明に形成される。
【００２５】 円柱レンズ配列（６）とプリズム配列（７）の重なりと、円柱レンズ間ないし
プリズム間の間隙（１７、１８）の不透明な形態により、光路の二次元配列が生
じ、その数は円柱レンズの数とプリズムの数の積に相当する。
【００２６】 しかしながら図３ａと３ｂによる形態の代替として、各光路ごとに、１つの固
有のプリズムをプリズム配列上に、１つの固有の円柱レンズを円柱レンズ配列上
に装備することも考えられる。この場合、円柱レンズ配列もプリズム配列も各々
二次元配列として形成される。間隙をこれに応じて不透明に形成することで光路
の分離がわずかに改良される。すなわち光路間の混線が減少する。
【００２７】 図３ｃに組み合わせた円柱レンズおよびプリズム配列（１９）による断面を表
す。これは拡大したスペクトル領域上では無色である。共通の支持体上で各光路
に対し、各々３つのレンズ（２０ａ〜２０ｃ、２１ａ〜２１ｃ、２２ａ〜２２ｃ
）とこのレンズの後ろに接続したプリズム（２３ａ〜２３ｃ）から成る円柱レン
ズ−プリズム・コンビネーション（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）を含む。既知の方
法で各円柱レンズシステムの個々の成分は異なる材料から成り、それにより３５
０ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域に対して無色補正が達成される。プリズム（２３
ａ、２３ｂ、２３ｃ）は再び図３の図面に垂直に示され、それと共に円柱レンズ
の円柱軸方向に異なる厚みを有し、そのことからプリズム効果が生じる。
【００２８】 上述の配置の場合に得られた試料容積底部領域の作用は、図４ａと４ｂに基づ
いて理解される。そこでは試料容積底部（２４ａ、２４ｂ）が微量滴定プレート
の例による２つの隣り合わせのセルに関して表される。その際、両試料容積底部
がわずかな距離（ｈ）だけ互いに位置がずれていると推測される。両試料容積内
の該当する光路の集束容積は（２５ａ、２５ｂ）で表される。この集束容積は円
柱であり、その円柱軸は試料容積底部の面に対して傾いている。その際、試料容
積底部の面と集束容積（２５ａ、２５ｂ）の円柱軸間の傾きは、プリズムのプリ
ズム効果により決定される。円柱状の集束容積の直径は、主として全配置の開口
数により決められる。その際、ここではまず第１に円柱レンズの開口数が決定的
である。その際、この方向の０．５かそれよりも大きい開口数は、問題なく達成
される。
【００２９】 図４ａと４ｂの比較に基づいて判ることは、試料容積底部の面に対して傾いた
集束容積に基づいて、底の高さが異なることから、微量滴定プレートの異なるセ
ル内に、円柱状の集束容積と試料容積底部の表面間の該当する部分の面の横のず
れが生じることである。そのことから生じる、検出器配列上の領域（１０ａ〜１
０ｃ）での蛍光の異なる強度分布を図５ａと５ｂに示す。蛍光強度は通常試料容
積底部のすぐ近くが最大であるので、集束容積と試料容積底部間の切断面がずれ
ることにより、円柱レンズ配列の円柱軸方向で相当する強度分布のずれが生じる
。信号を評価するために評価用コンピュータ（１６）内にまず、各試料容積ない
し各光路に帰属する検出器配列の画素の強度信号を、円柱レンズの円柱軸に垂直
な方向に積分し、続いてソフトウェアにより円柱軸方向の、通常最大値である積
分した蛍光強度の特徴的な信号変化を算出および評価する。蛍光信号の反応運動
力学測定または時間経過を測定する場合に、検出器配列の多数の受け入れサイク
ルと読み出しサイクル上で繰り返して蛍光測定を行う。
【００３０】 プリズム配列のプリズムを、円柱状の集束容積（２５ａ、２５ｂ）が全配置の
光学軸方向で０．３〜０．５ｍｍの領域を覆うように寸法設定することが合目的
的であることが明らかになった。円柱状の集束容積の長さは、好ましくは試料容
積の対応する全長上に伸びている。これは３８４の微量滴定プレートの場合の約
３ｍｍに相当する。円柱状の集束容積が傾くことにより試料容積底部と集束容積
間にほぼ楕円形の断面が生じ、その長い軸は約１ｍｍで短い軸は約０．１３ｍｍ
となる。
【００３１】 図６ａに、図１による配置の場合のモジュール（１）を交換する交換モジュー
ルないし補充モジュール（３１）を表す。この交換モジュール（３１）は、回転
対称レンズ（３２ａ〜３２ｃ）を有するレンズ配列（３２）を含む。モジュール
（３）を交換する別の交換モジュール（３３）（図６ｂ）は対物レンズ（３４）
を含む。図１のモジュール（１）と（３）をモジュール（３１）と（３３）と交
換することで、冒頭に記載の特許出願１９７ ４８ ２１１による光学系に相当
する光学配列が生じる。それゆえ適当な追加モジュールにより、旧出願に記載の
光学配列に対する互換性が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による結像システムを備えた分析システムの光学構造の原理図を表す。
【図２ａ】 図１の分析システムの光路を２つの互いに垂直な交差方向で示す図である。
【図２ｂ】 図１の分析システムの光路を２つの互いに垂直な交差方向で示す図である。
【図３ａ】 円柱レンズ配列の切開透視図である。
【図３ｂ】 プリズム配列の切開透視図である。
【図３ｃ】 円柱レンズとプリズムを組み合わせた配列の切開図である。
【図４ａ】 底の高さが異なる場合の、２つの試料容積の底部に対する２つの円柱状の集束
容積のグラフである。
【図４ｂ】 底の高さが異なる場合の、２つの試料容積の底部に対する２つの円柱状の集束
容積のグラフである。
【図５ａ】 図４ａと４ｂによる底の高さが異なる場合の、検出器配列上の強度分布のグラ
フである。
【図５ｂ】 図４ａと４ｂによる底の高さが異なる場合の、検出器配列上の強度分布のグラ
フである。
【図６ａ】 回転対称レンズを有するレンズ配列を備えた、本発明による結像システムとモ
ジュール方式で交換可能なモジュールを示す図である。
【図６ｂ】 モジュール構造方式の場合に追加で望遠レンズ間に装着可能な対物レンズを備
えるモジュールを示す図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１１月２８日（２０００．１１．２８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】 本出願人の未公開のドイツ特許出願第１９７ ４８ ２１１号では、相当する
分析器用の光学系が記載され、この系では試料容積側に、各試料容器に帰属する
レンズを有するレンズ配列が設けられている。このレンズ配列の検出器側で下流
に配設された対物レンズを有する望遠鏡と共同で、レンズ配列の個々のレンズの
焦点が、望みの測定信号を発生させるための検出器配列上に結像する。ここで信
号は、全試料容器に関して平行に同時に得られるので、この光学配列を用いて高
い試料処理量を実現することができる。この測定信号、例えば検出された蛍光は
、ほとんどレンズ配列の個々のレンズの集束容積のみに由来するので、この光学
配列で深さを選択する蛍光検出が可能となる。もっともここでは検出容積の横断
面、すなわちレンズ配列のレンズの光学軸に垂直な断面は非常に小さい。さらに
試料容器の底領域からの蛍光検出または他の測定信号の検出は、製造による制限
を受け微量滴定プレートの試料容器の個々の底が異なる高さをもつために、実際
に深さの走査、すなわち微量滴定プレートと光学系配列間の光学軸方向での異な
る間隔を有する多くの測定を必要とする。しかしながら深さの走査に必要な時間
の浪費は、高い試料処理量という目的と矛盾する。 ＪＰ７０１３１０１−Ａから、２つのレンズ配列間に屋根型プリズムの配列を
配設した線状の結像システムが知られている。その際、このレンズ配列は、屋根
型プリズムに向いた側に各々１つの円柱レンズ表面を備える。その際、屋根型プ
リズムは、円柱レンズの軸方向の全システムにより生じる結像の側面交換を生じ
させる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G043 DA02 DA06 EA01 FA03 GA01 GB01 HA01 HA05 HA09 KA02 KA03 LA03 NA01 2G058 BB11 CA01 GA01 GA02 2H087 KA12 RA07 RA26 RA32 RA41

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プリズム（７ａ、７ｂ、７ｃ）のプリズム効果が円柱レンズ
    （６ａ、６ｂ、６ｃ）の円柱軸方向にあることを特徴とする、円柱レンズ（６ａ
    、６ｂ、６ｃ）の配列（６）と、この円柱レンズの配列と組み合わせたまたはこ
    れの上流に配設したプリズム配列（７）とを備える結像システム。
  2. 【請求項２】 焦点距離の長いレンズ（８）が複数の円柱レンズ（６ａ、６
    ｂ、６ｃ）を覆う望遠鏡式結像システムを装備することを特徴とする請求項１に
    記載の結像システム。
  3. 【請求項３】 検出器配列（１０）を装備することを特徴とする請求項１ま
    たは２に記載の結像システム。
  4. 【請求項４】 検出器配列（１０）が円柱レンズ配列（６）から離れた望遠
    レンズ（１１）の出口側焦点面（Ｆ２）の後ろに配設されることを特徴とする請
    求項３に記載の結像システム。
  5. 【請求項５】 望遠鏡式結像システム（８、１１）により円柱レンズ（６ａ
    、６ｂ、６ｃ）の口径が検出器配列（１０）上に形成されることを特徴とする、
    請求項２ないし４のいずれか一項に記載の結像システム。
  6. 【請求項６】 円柱レンズ配列（６）および／またはプリズム配列（７）が
    帯状であることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の結像シ
    ステム。
  7. 【請求項７】 照明装置（１２）を備えることを特徴とする、請求項１ない
    し６のいずれか一項に記載の結像システム。
  8. 【請求項８】 検出器配列（１０）を用いて検出した光信号を評価する評価
    用コンピュータ（１６）を備えることを特徴とする、請求項３ないし７のいずれ
    か一項に記載の光学結像システムを備える自動分析装置。
  9. 【請求項９】 プリズム（７ａ、７ｂ、７ｃ）のプリズム効果が円柱レンズ
    （６ａ、６ｂ、６ｃ）の円柱軸方向にある円柱レンズの配列と、この円柱レンズ
    の配列と組み合わせたまたはこれの上流に配設したプリズム配列とを備える第１
    構成ユニット（１）と、 任意の有効な開口直径が円柱レンズ配列（６）の直径を覆う、焦点距離の長い
    光学系（８）を備える第２構成ユニットと、 第２構成ユニットの焦点距離の長い光学系（８）と共に無限焦点システムを形
    成する、焦点距離の短い光学系（１１）を備える第３構成ユニット（４）と、 第２構成ユニット（２）と第３構成ユニット（４）の間に配設されるような、
    結像光学系のない第４構成ユニット（３）と から成るモジュール構成の結像システム。
  10. 【請求項１０】 さらに２つの別の構成ユニット（３１、３３）を装備し、
    その一方が、第１構成ユニット（１）と交換すべき回転対称個別レンズ（３２ａ
    〜３２ｃ）を備える配列（３２）であり、第２の追加の構成ユニット（３３）が
    対物レンズ（３４）を備え、第４構成ユニットと交換可能であることを特徴とす
    る、請求項９に記載のモジュール構成の結像システム。
JP2000576266A 1998-10-12 1999-09-18 円柱レンズ配列を有する結像システム Expired - Fee Related JP4468583B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19846928.4 1998-10-12
DE19846928A DE19846928A1 (de) 1998-10-12 1998-10-12 Abbildungssystem mit einem Zylinderlinsenarray
PCT/EP1999/006925 WO2000022417A1 (de) 1998-10-12 1999-09-18 Abbildungssystem mit einem zylinderlinsenarray

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002527743A true JP2002527743A (ja) 2002-08-27
JP4468583B2 JP4468583B2 (ja) 2010-05-26

Family

ID=7884169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000576266A Expired - Fee Related JP4468583B2 (ja) 1998-10-12 1999-09-18 円柱レンズ配列を有する結像システム

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6473239B2 (ja)
EP (1) EP1121581B8 (ja)
JP (1) JP4468583B2 (ja)
AU (1) AU759896B2 (ja)
CA (1) CA2347184C (ja)
DE (2) DE19846928A1 (ja)
WO (1) WO2000022417A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008058311A (ja) * 2002-05-16 2008-03-13 Applera Corp 生物学的試験のためのレンズアセンブリ
US9157860B2 (en) 2002-05-16 2015-10-13 Applied Biosystems, Llc Achromatic lens array

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5079958B2 (ja) 1999-07-21 2012-11-21 アプライド バイオシステムズ リミテッド ライアビリティー カンパニー 発光検知ワークステーション
WO2002001194A1 (en) * 2000-06-25 2002-01-03 Affymetrix, Inc. Optically active substrates
FR2813121A1 (fr) * 2000-08-21 2002-02-22 Claude Weisbuch Dispositif perfectionne de support d'elements chromophores
EP1504248A1 (en) * 2002-05-10 2005-02-09 Applera Corporation Imaging system for reduction of interstitial image regions and its related method
JP3747890B2 (ja) * 2002-07-08 2006-02-22 オムロン株式会社 光学部品ならびに当該光学部品を用いた光検出装置、光検出方法および分析方法
US7943395B2 (en) 2003-11-21 2011-05-17 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Extension of the dynamic detection range of assay devices
US20050112703A1 (en) 2003-11-21 2005-05-26 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Membrane-based lateral flow assay devices that utilize phosphorescent detection
US7038863B2 (en) * 2004-06-02 2006-05-02 Raytheon Company Compact, wide-field-of-view imaging optical system
JP2006058044A (ja) 2004-08-18 2006-03-02 Yokogawa Electric Corp バイオチップ用カートリッジおよびバイオチップ読取装置
DE102004047448A1 (de) * 2004-09-30 2006-04-06 Hentze-Lissotschenko Patentverwaltungs Gmbh & Co. Kg Abbildungsvorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
FI20055043A0 (fi) 2005-01-31 2005-01-31 Wallac Oy Sovitelma mikrotiterkaivojen kuvausjärjestelmässä
JP2007110588A (ja) * 2005-10-17 2007-04-26 Funai Electric Co Ltd 複眼撮像装置
US20100167413A1 (en) * 2007-05-10 2010-07-01 Paul Lundquist Methods and systems for analyzing fluorescent materials with reduced autofluorescence
DE102007051669A1 (de) 2007-10-26 2009-04-30 Carl Zeiss Smt Ag Abbildende Optik, Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer derartigen abbildenden Optik sowie Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauteils mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage
DE102008010382A1 (de) * 2008-02-21 2009-08-27 Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Aufteilung eines Lichtstrahls
DE102008001322A1 (de) * 2008-04-22 2009-10-29 Linos Photonics Gmbh & Co. Kg System zur optischen Analyse von Probenarrays
GB2473636A (en) * 2009-09-18 2011-03-23 Sharp Kk Multiple view display comprising lenticular lens having regions corresponding to two different centres of curvature
DE102010016382B4 (de) * 2010-04-09 2022-06-02 Leica Microsystems Cms Gmbh Fluoreszenzmikroskop und Verfahren zur Durchführung von Multipositionierungen in einer Screening-Applikation
DE202011001569U1 (de) * 2011-01-14 2012-03-01 Berthold Technologies Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Messung von optischen Eigenschaften in Mikroplatten
US9958431B2 (en) * 2012-05-14 2018-05-01 Nanjing Tuozhu Pharmaceutical & Tech Co., Ltd. Endotoxin detection systems and detection methods thereof
US9506865B2 (en) 2012-08-02 2016-11-29 Roche Molecular Systems, Inc. Array optics
US9989534B2 (en) * 2014-06-30 2018-06-05 Biodesy, Inc. Systems and methods for high throughput analysis of conformation in biological entities
WO2016106286A1 (en) 2014-12-23 2016-06-30 Biodesy, Inc. Attachment of proteins to interfaces for use in nonlinear optical detection
FR3057662B1 (fr) * 2016-10-13 2018-11-16 Airbus Defence And Space Sas Dispositif spectrophotometrique a plusieurs bandes spectrales de mesure
DE102017115661A1 (de) 2017-07-12 2019-01-17 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Optischer Sensor
DE112019002269T5 (de) 2018-05-31 2021-01-21 Phoseon Technology, Inc. Bestrahlungssystem zur multiwell-inaktivierung

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4642526A (en) * 1984-09-14 1987-02-10 Angstrom Robotics & Technologies, Inc. Fluorescent object recognition system having self-modulated light source
US5602679A (en) 1987-12-31 1997-02-11 Projectavision, Inc. High efficiency light valve projection system
US5150259A (en) * 1990-07-30 1992-09-22 Mitsubishi Rayon Company Ltd. Optical imaging device
TW281734B (ja) * 1993-06-20 1996-07-21 Unic View Ltd
JPH0713101A (ja) * 1993-06-24 1995-01-17 Mitsubishi Rayon Co Ltd ライン結像素子
US5574790A (en) * 1993-09-27 1996-11-12 Angstrom Technologies, Inc. Fluorescence authentication reader with coaxial optics
US5808784A (en) * 1994-09-06 1998-09-15 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Lens array sheet surface light source, and transmission type display device
JPH09113858A (ja) * 1995-10-17 1997-05-02 Fuji Photo Optical Co Ltd 投射装置
EP0991959B1 (en) * 1996-02-28 2004-06-23 Kenneth C. Johnson Microlens scanner for microlithography and wide-field confocal microscopy
US5723294A (en) * 1996-03-05 1998-03-03 Gull Laboratories Methods for detection and discrimination of multiple analytes using fluorescent technology
US6177667B1 (en) * 1997-10-03 2001-01-23 Ricoh Company, Ltd. Imaging device
DE19748211A1 (de) 1997-10-31 1999-05-06 Zeiss Carl Fa Optisches Array-System und Reader für Mikrotiterplatten

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008058311A (ja) * 2002-05-16 2008-03-13 Applera Corp 生物学的試験のためのレンズアセンブリ
US9157860B2 (en) 2002-05-16 2015-10-13 Applied Biosystems, Llc Achromatic lens array
US9310301B2 (en) 2002-05-16 2016-04-12 Applied Biosystems, Llc Lens assembly for biological testing
US9448103B2 (en) 2002-05-16 2016-09-20 Applied Biosystems, Llc Achromatic lens array

Also Published As

Publication number Publication date
DE19846928A1 (de) 2000-04-13
EP1121581A1 (de) 2001-08-08
CA2347184C (en) 2009-12-15
EP1121581B8 (de) 2006-06-21
AU6085499A (en) 2000-05-01
AU759896B2 (en) 2003-05-01
US6473239B2 (en) 2002-10-29
CA2347184A1 (en) 2000-04-20
WO2000022417A1 (de) 2000-04-20
EP1121581B1 (de) 2006-02-15
US20020030894A1 (en) 2002-03-14
JP4468583B2 (ja) 2010-05-26
DE59913131D1 (de) 2006-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002527743A (ja) 円柱レンズ配列を有する結像システム
US7170597B1 (en) Microplate reader
US6130745A (en) Optical autofocus for use with microtiter plates
JP4227730B2 (ja) 光学的アレイシステムおよびマイクロタイタープレート用読み取り器
US6750457B2 (en) System for high throughput analysis
US6690467B1 (en) Optical system and method for optically analyzing light from a sample
AU749690B2 (en) Novel optical architectures for microvolume laser-scanning cytometers
US20030142398A1 (en) Microscope suitable for high-throughput screening having an autofocusing apparatus
US20050012929A1 (en) Universal microplate analyzer
US8314407B2 (en) Optical illumination apparatus for illuminating a sample with a line beam
JP4581118B2 (ja) 顕微鏡の照射光路における物体光の波長または波長領域を調整して集束化するための光学配置を有する顕微鏡
JP4939703B2 (ja) 走査型レーザー顕微鏡
US8421000B2 (en) Beam shaping without introducing divergence within a light beam
JP2006510871A (ja) 間隙画像領域の減少のための画像化システムおよびその関連方法
JP2001116696A (ja) 走査型光学装置
GB2394544A (en) Assay analysis
RU2182329C2 (ru) Флуориметрический детектор
DIJK VAN DIJK

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060811

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090911

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091006

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20100106

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20100114

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100115

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100216

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100225

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130305

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130305

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140305

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees