(57)【要約】      （修正有）【課題】強いコントラストを示すＤＮＡチップの光学顕微鏡による観察を可能とすること。【解決手段】光学顕微鏡６は、光学ビームの通路９に配置されて物体のスポットと実質的に一致したスクリーン映像を物体面７の中に発生する事のできる照射変更自在型光学伝送スクリーン３を使用して物体１の数スポット２を観察する事のできる顕微鏡である。照射変更自在型光学伝送スクリーン３はミラーマトリックスを含み、各ミラーは光ビームを光学通路にそって物体に反射させる第１位置と光ビームを光学通路が反らせる事のできる第２位置とを示す。あるいはまた照射変更自在型伝送スクリーン３は液晶素子マトリックスを含み、各液晶素子が第１透明状態と、第２不透明状態と、また第３偏光状態とを示す。光源８は発光ダイオード列とする事ができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源（８）と、対物レンズ（１０）と、前記光源から来る光ビームとを含み、顕微鏡の物体面の中に配置された物体（１）の数スポット（２）を観察するに適した光学顕微鏡において、前記顕微鏡が照射変更自在型の光学伝送スクリーン（３）を含み、前記光学伝送スクリーン（３）はそれぞれ第１通過状態（４）と第２通過状態（５）とを示す区域（４，５）を含み、これらの区域が物体から上流の光学ビーム通路上に配置され、観察される物体のスポット（２）と実質的に一致した映像を対物面（７）の中に形成する事を特徴とする光学顕微鏡。
【請求項２】
前記の照射変更自在型光学伝送スクリーン（３）がミラーマトリックス（１４）を含み、各ミラーが光ビームを物体（１）に反射させる第１位置（１４ｂ）と、光ビームを物体に達する光学通路から反らせる第２位置（１４ａ）とを取る事を特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項３】
前記の照射変更自在型光学伝送スクリーン（３）は液晶素子（１２）のマトリックスを含み、各液晶素子は第１透明状態（１２ｂ）と第２不透明状態（１２ａ）とを示す事を特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項４】
前記液晶素子マトリックスの液晶素子（１２）は少なくとも１つの第３偏光状態を示す事を特徴とする請求項３に記載の顕微鏡。
【請求項５】
前記照射変更自在型光学伝送スクリーン（３）が物体（１）の上に直接に配置される事を特徴とする請求項１，３または４のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項６】
物体（１）が対物レンズ（１０）と照射変更自在型光学伝送スクリーン（３）との間に配置される事を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項７】
光源（８）が発光ダイオード列（１５）によって形成される事を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項８】
前記発光ダイオード列（１５）が相異なる色の発光ダイオード（１５）を含む事を特徴とする請求項７に記載の顕微鏡。
【請求項９】
所定間隔（Ｄｔ）の一連の光パルス（Ｓ１）の放射による物体（１）の照射（Ｓ）を含む事を特徴とする請求項７または８のいずれかに記載の光学顕微鏡の作動プロセス。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は光源と対物レンズと光源から出る光束とを含み顕微鏡の対物面に配置された物体上の数点を観察するに適した光学顕微鏡に関するものである。
【従来の技術】
【０００２】
ＤＮＡチップス、特に強いコントラストを示すＤＮＡチップの光学顕微鏡による観察（読出）は適正な光学技術を必要とする。実際に同一チップの強く照明された区域と弱く照明された区域との同時撮像は複数のデテクタの制限されたレンジの故に困難である。デテクタの倍率が弱く照明された区域の可視化に十分であって強く照明された区域が飽和されるか、またはデテクタ倍率が強照明区域にとって正確であって弱照明区域を背景区域から識別するには弱すぎる事となる。
【０００３】
強コントラスト物体の例は、特定の蛍光を発生するバイオ活性スポットが非常に蛍光性の疎水性被覆によって包囲されている免疫蛍光性ブレードである。二、三のＤＮＡチップは蛍光物質を含有し、その目的は表面を受動化し、バイオ活性物質の相互汚染を防止し、または電気的接触を絶縁するにある。これらの物質の蛍光はしばしばバイオ活性スポットの蛍光よりも大である。従ってバイオ活性スポットの蛍光の測定はこれらのバイオ活性スポットを包囲する区域の蛍光によって損なわれる。これは例えば二、三の電子重合ＤＮＡチップまたはマイクロ・ウエル・プレートの場合である。
【０００４】
反応キネチックの測定に関して言えば、一部の区域の長時間照射が蛍光を破壊して、テスト結果を擾乱をもたらす。
【０００５】
コントラストの問題を防止する種々の方法が存在する。例えば、低蛍光支承物質、保護用被覆またはシールドの使用である。これらの方法はテスト装置のコストを増大させる制約があり、このコスト増大は必ずしもすべての場合において実際的でない。他の手段はグレアリング防止システムを備えるにある。この方法には限界があり（デテクタの非線形応答またはグレアリング防止システムの低効率）、また集光レンズによる光回折に関する問題点を解決せず、この光回折現象が光エネルギーを強明所から弱明所に拡散させる。
【０００６】
他の方法は点−点読取システム（スキャンナー）を使用するにあり、この場合、表面の照射は小さな移動光点によって実施される。この方法は、デテクタの残留磁気が操作速度と比較して低くまたコントラストが中程度に留まる場合には非常に有効である。しかしこの方法はマイクロプレートまたは二、三のＤＮＡチップの場合のように読取がウエルの底部で実施されなければならない場合には不適当である。これは、ウエルの縁部がビームの光サイズを低減させ従ってウエル底部のレベルにおける測定効率を低下させるからである。また走査を実施するために必要な機械部品および電子部品が高価であり使用が容易でない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的はこれらの問題点を解決し、特に適当の構成された照射を実施するにある。
【０００８】
本発明によれば、この目的は前記顕微鏡が照射変更自在型の光学伝送スクリーンを含み、前記光学伝送スクリーンがそれぞれ第１通過状態と第２通過状態とを示す区域を含み、これらの区域が物体から上流の光学ビーム通路上に配置され、観察される物体のスポットと実質的に一致した映像を対物面の中に形成する事によって達成される。
【０００９】
本発明の実施態様によれば、前記の照射変更自在型光学伝送スクリーンがミラーマトリックスを含み、各ミラーが光ビームを物体に反射させる第１位置と、光ビームを物体に達する光学通路から反らせる第２位置とを取る。
【００１０】
本発明の他の実施態様によれば、前記の照射変更自在型光学伝送スクリーンは液晶素子のマトリックスを含み、各液晶素子は第１透明状態と第２不透明状態とを示す。
【００１１】
本発明の好ましい実施態様によれば、前記液晶素子マトリックスの液晶素子は少なくとも１つの第３偏光状態を示す。
【００１２】
本発明の他の実施態様によれば、光源が発光ダイオード列によって形成される。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、所定間隔の一連の光パルスの放射による物体の照射を含む光学顕微鏡の作動プロセスを提供するにある。
【発明の実施の形態】
【００１４】
図１と図２はそれぞれ光学顕微鏡によって観察される数スポット２を含む物体１と、第１透過状態と第２透過状態を示す複数区域を有する照射変更自在型の光学透過スクリーン３とを示す。図２において区域４は透過区域を示し、区域５は閉鎖区域を示す。
【００１５】
図３は対物面７に配置された物体１の数スポット２を観察するに適した光学顕微鏡６の実施態様を示し、この顕微鏡は光源８とこの光源から出て光学通路９を通る光ビームとを含む。照射変更自在型の光学伝送スクリーン３が光学通路９上に配置されている。スクリーン３は物体１のスポット２と実質的に一致した映像を対物面７に形成するように成されている。スクリーン３と物体１との間に配置された対物レンズ１０を通して物体１を観察する事ができる。図３において、光学伝送スクリーン３はその透明部によって光を透過させる。従って図３において、光学通路９がスクリーン３を透過する。スクリーンは顕微鏡の照明管の中に配置する事ができる。
【００１６】
図４は光学顕微鏡６の他の実施態様を示し、この場合には光学伝送スクリーン３は反射によって光を伝送する。すなわち光源８から放出された光ビームは光学通路９上に配置された第１反射鏡１１ａによって反射される。第１反射鏡１１ａによって反射されたビームはスクリーン３によって反射され、このスクリーン３は光源８から物体１への軸線に対して実質的に平行に配置されている。スクリーン３によって反射されたビームは光源８から物体１に至る軸線上に配置された第２反射鏡１１ｂによって反射されて、対物レンズ１０を通して物体１に達する。
【００１７】
図５は例えば図３に示す伝送装置の中に使用する事のできる変更自在光学伝送スクリーン３を示す。このスクリーンは液晶素子１２のマトリックスを含み、各液晶素子１２は加えられたコマンドに依存して第１透明状態と第２不透明状態とを示す。スクリーン３は光線１３によって照射される。不透明状態の素子１２ａに到達する光線１３ａはこのスクリーンによって阻止されるが、透明状態の素子１２ｂに到達する光線１３ｂはこのスクリーンによって伝送される。
【００１８】
図６は例えば図４に図示の顕微鏡において反射装置の中に使用される事のできる照射変更自在型光学伝送スクリーン３を示す。このスクリーンはミラー１４のマトリックスを含み、各ミラー１４は光を物体に反射する事のできる第１位置と光を光学通路９から逸らす事のできる第２位置とを取る。従って、図６において、（スクリーン３の面に対して平行な）第１位置にあるミラー１４ｂに達する光線１３ｂはこの光線を物体１に到達させる光学通路にそって反射され、これに対して（図６においてスクリーン３の面に対して傾斜した）第２位置にあるミラー１４ａに達する光線１３ａは物体１に達する光学通路から逸らされる。
【００１９】
一般的に測定は伝送測定技術（吸収フォトメトリー）、反射測定技術（反射フォトメトリー）および蛍光測定技術によって実施する事ができる。図７と図８はそれぞれ図３と図４の顕微鏡の他の実施態様であって、この場合には物体１が対物レンズ１０と照射変更自在型光学伝送スクリーン３との中間に配置される。この場合には、対物レンズ１０は物体１による光伝送を測定する。図７に図示の特定の実施態様においては、照射変更自在型光学伝送スクリーン３は直接に物体１上に配置されている。
【００２０】
液晶などの一部の物質は偏光特性を有する。この場合には測定基準に従って各スポット２について励起偏光方向をプログラミングする事ができる。液晶ベースの光学伝送スクリーン３から成る顕微鏡６の特殊実施態様においては、液晶素子は少なくとも１つの第３偏光状態を示す。例えばこれらの素子は２つの直交偏光状態を示す事ができる。すなわち、一部のスポット２ａ（図１）は対応の透過区域４ａを通して第１偏光方向に照射され、また他のスポット２ｂは対応の透過区域４ｂ（図２）を通して第１方向に対して直交する偏光をもって照射される。このような偏光測定は、例えばＤＮＡシークエンシングまたは突然変異の分野で長分子を短分子から識別する事を可能にする。
【００２１】
本発明による顕微鏡６は光学伝送スクリーン３をプログラミングする事によって、照射を物体１に対して空間的および時間的に適合させる事ができる。
【００２２】
既知構造の物体１を照射するためには、照射は物体面７における物体１の配向と正確な位置とに適合させなければならない。このようにするため、完全に透明なスクリーン３を通して得られる物体１の第１映像はその物体の構造、正確な位置および配向を示す。既知構造の理論的モデルとの比較または相関の故に、自動的に照射が観察されるスポット２の照射に対応するようにプログラミングする事によってスクリーン３の光学伝送が物体１の正確な位置および配向に適合させられる。
【００２３】
未知構造の物体１を照射するため、完全に透明なスクリーン３を通して物体１の第１映像について分析を実施する。このようにして、観察される各区域が記録され、また照射が観察されるスポット２の照射に対応するようにスクリーン３の光学伝送がマークされた構造に適合させられる。従ってスクリーンの各区域４が自動的に観察されるスポット２の形状を取る。
【００２４】
また測定中に照射変更自在型の光学伝送スクリーン３がスクリーン３の映像を変化させる事ができる。このようにしてマーカの光消去を一層確実に除去するキネチックに従う事が可能となる。分子を含むドットの中に構成された物体１（オリゴヌクレオチド、与えられたシーケンスの補体、１つの抗原の特異性抗体など）の場合には、反応ドットのスポット２ａと２ｂ（図１）が同時に照明される事なく、それぞれスクリーン３の対応の区域４ａと４ｂ（図２）とによって第１スポット２ａが最初に照明され次に第２スポット２ｂが照明される。従って各測定は照明されたスポットのみを考慮する。従って消光は制限され、また捕集された情報は研究される反応のキネチックに特有のものとなる。一定数の読取後に第１スポット２ａがもはや使用可能でないとユーザが考慮した時に、第１スポット２ａから第２スポット２ｂへの照明の切り替えが実施される。
【００２５】
照射変更自在型光学伝送スクリーン３の他の用途は相異なる時間間隔における相異なるスポット２の照明である。例えば物体１の第１スポット２ａ（図１）はこの物体１の第２スポット２ｂよりも短時間照明する事ができる。そのためには、スクリーン３は物体１の第１スポット２ａに対応する区域４ａにおいて閉鎖され、その間にスクリーン３はスポット２ｂに対応する区域４ｂにおいて開放状態に留まって第２スポット２ｂを照射する。このような方法の利点は飽和デテクタに関わらず広い検出を可能とする事にある。例えば、非常に相異なる放出レベルを有する２つのスポット（２ａと２ｂ）を物体１上に配置する事ができる。スポット２ａは２００ＧＬ等量（グレーレベル）を放出し、スポット２ｂは20,000ＧＬを放出し、またデテクタは２５５ＧＬにおいて飽和する。スポット２ｂはスポット２ａの１００分の１の時間積分されなければならない。測定初期において、スクリーン３はスポット２ａと２ｂに対して透明である。スポット２ａから良好な信号を得るために測定が６０ｓ間、継続しなければならないとすれば、スポット２ｂに組合わされた区域４ｂはデテクタを飽和させないために０．６ｓ後に意図的にブランクオフされる。
【００２６】
今日、液晶マトリックスの場合にはスクリーン解像力は１０２４×７６８ピクセルに達する事がありうる。加えられたコマンドに従って選択的に光を反射する事のできるマイクロ・ミラー・マトリックスは同一オーダの解像度を達成する事ができる。
【００２７】
本発明は前述の特定の実施態様に限定されるものではない。特に光源８から物体１に達する光学通路は半反射鏡またはスクリーン３と物体１との間に配置された波長分離ブレードとする事ができる。
【００２８】
光源８は公知のようにハロゲン・ランプまたはアーク・ランプによって形成する事ができる。しかしこれらの型の光源は多量の光ロスを伴ない、また高い購入コストと運転コストとを有する。さらにレーザは回折模様を発生するコヒーレント光を供給する欠点があり、これが物体照明の空間的均一性を阻害する。
【００２９】
望ましくは光源８は図９に図示の発光ダイオード列によって形成される。ドットによって形成される物体１の場合、各発光ダイオード１５が１つのドットに組合わされる。例えば物体は図９に図示のように、それぞれ１６ドットから成る８列を含み、各列がそれぞれ１６ダイオードを含む事ができる。大概の用途において、１つのドットを照明するために単一の発光ダイオードの出力で十分である。
【００３０】
好ましくは、発光ダイオード１５の列は相異なる色の発光ダイオード１５を含む。例えば、このダイオード列はそれぞれ青、緑、オレンジおよび赤の４シリーズのダイオードを含む事ができる。数列の相異なる色を発光するダイオード１５をホイールの形にサポート上に配置して選択的に所要の列を光源８として配置する事ができる。
【００３１】
特に蛍光測定の場合、これらのダイオードを連続的照明に使用する必要はない。実際に蛍光分子は短時間照明すればよい。この場合、分子の弛緩時間に近似的にに対応する時間、光源を切る事ができる。従って図１０に図示のように、本発明による光学顕微鏡の作動プロセスは、所定の間隔Ｄｔでの１シリーズの光パルスＳ１の放出による物体１の照明Ｓを含む。パルスＳ１の時間は数μｓとするが、間隔Ｄｔは実質的にこれより長く、例えば１ｍｓとする事ができる。好ましくはそれぞれ光パルスＳ１から成る多数サイクルを堆積するため、蛍光信号は約１秒の積分時間で得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】それぞれ物体およびこの物体に適したスクリーンとを示す図。
【図２】それぞれ物体およびこの物体に適したスクリーンとを示す図。
【図３】本発明による顕微鏡の２つの実施態様を示す図。
【図４】本発明による顕微鏡の２つの実施態様を示す図。
【図５】図３および図４においてそれぞれ実施する事のできる照射変更自在型光学伝送スクリーンを示す図。
【図６】図３および図４においてそれぞれ実施する事のできる照射変更自在型光学伝送スクリーンを示す図。
【図７】本発明による顕微鏡の他の２つの実施態様を示す図。
【図８】本発明による顕微鏡の他の２つの実施態様を示す図。
【図９】発光ダイオードによって構成される光源の実施態様を示す図。
【図１０】本発明による顕微鏡の作動プロセスを示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１  物体
２，２ａ、２ｂ  スポット
３  スクリーン
４，４ａ，４ｂ  透過区域
５  閉鎖区域
６  顕微鏡
７  対物面
８  光源
９  ビーム通路
１０  レンズ
ｌｌａ，ｌｌｂ  反射鏡
１２ａ  不透明状態
１２ｂ  透明状態
１３ａ、１３ｂ  反射ビーム
１４ａ，１４ｂ  ミラー
１５  発光ダイオード列
Ｓ  照射
Ｓ１  放射光パルス
Ｄｔ  光パルス間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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