KR20230158461A

KR20230158461A - 광을 전달하기 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20230158461A
Application number: KR1020237015217A
Authority: KR
Inventors: 스티븐 보이그; 사이몬 프린스; 다닐로 콘델로
Original assignee: 일루미나, 인코포레이티드
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2022-03-18
Publication date: 2023-11-20
Also published as: CN218917820U; IL297628A; WO2022203960A1; CN115128819A; MX2022013458A; JP2024511687A; AU2022245975A1; EP4139734A4; EP4139734A1; TW202242479A; BR112022026305A2; US20220308354A1; CA3176686A1

Abstract

광을 전달하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 일 구현예에서, 장치는 광섬유 빔 소스로부터 입력 빔을 수광하고 시준된 빔을 생성하도록 위치된 입력 단부에서의 시준기를 포함한다. 장치는, 하나 이상의 광학 요소를 갖고, 시준기로부터 시준된 빔을 수광하고 시준된 빔을 원역장에서 실질적으로 직사각형인 단면을 갖는 형상화된 전파 빔으로 포매팅하도록 위치된 빔 형상화 그룹을 더 포함한다. 장치는 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 사용하여 유동 셀과 같은 샘플을 광학적으로 프로빙하기 위한 대물렌즈 스테이지를 더 포함하는데, 여기서 샘플로부터의 형광이 그 내부에서의 화학 반응과 같은 샘플의 특성들을 검출하기 위한 라인 센서에 의해 캡처된다.

Description

광을 전달하기 위한 장치 및 방법

관련 출원

본 출원은 2021년 3월 25자로 출원된 미국 특허 가출원 제63/200,754호, 및 2021년 10월 29일자로 출원된 미국 특허 가출원 제63/273,778호의 이익 및 이에 대한 우선권을 주장하며, 이들의 각각의 내용은 참조로서 본 명세서에 전체적으로 그리고 모든 목적을 위하여 포함된다.

광 포매팅 구조체(light formatting structure)들이 이들이 쌍을 이루는 현미경 대물렌즈들로부터 많은 초점 길이들로 떨어져 위치될 필요가 종종 있다. 이들 광 포매팅 구조체가 발산(divergence)을 초래하는 섭동(perturbation)을 광 빔(light beam)들에 부여할 경우, 광 빔들은 쌍을 이룬 현미경 대물렌즈의 요소들이 과도하게 채워지는(overfilled) 정도로 퍼질 수 있다. 결과적으로, 현미경 대물렌즈들은 받아들인 광 빔을 클리핑한다(clip). 이러한 클리핑은 포매팅된 빔의 균일성을 저하시키고, 전체 이미징 시스템에서의 노이즈 또는 손상의 근원일 수 있는 미광(stray light)을 생성할 수 있다.

종래 기술의 이점이 극복될 수 있고, 본 개시에서 아래에 설명되는 바와 같은 이득이 광을 전달하기 위한 장치 및 방법의 제공을 통해 달성될 수 있다. 장치 및 방법의 다양한 구현예가 아래에서 설명되며, 본 장치는, 아래에 열거된 추가 구현예들을 임의의 조합으로(이들 조합이 모순되지 않는다면) 포함하고 제외한 장치 및 방법은 이들 단점을 극복할 수 있고 본 명세서에서 설명되는 이득을 달성할 수 있다.

제1 구현예에 따르면, 장치는, 장치는 광섬유 빔 소스(fiber beam source)로부터 입력 빔을 수광하고 실질적으로 시준된 빔을 생성하도록 위치된 입력 단부에서의 시준기(collimator); 하나 이상의 광학 요소를 구비하거나 포함하고, 시준기로부터 실질적으로 시준된 빔을 수광하고 실질적으로 시준된 빔을 원역장(far field)에서 실질적으로 직사각형인 단면을 구비하거나 갖는 형상화된 전파 빔(shaped propagation beam)으로 포매팅하도록 위치된 빔 형상화 그룹; 및 형상화된 전파 빔을 수광하기 위한 요소 개구들 및 대물렌즈 동공(objective pupil)을 구비하거나 포함하는 집속 대물렌즈 스테이지(focusing objective stage)로서, 샘플을 광학적으로 프로빙(probing)하기 위하여, 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 초점면에서 또는 그 부근에서 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔으로 변환하도록 위치된, 상기 집속 대물렌즈 스테이지를 구비하거나 포함한다.

제2 구현예에 따르면, 샘플을 광학적으로 프로빙하는 방법은, 입력 빔으로부터 시준된 빔을 생성하는 단계; 빔 형상화 그룹을 사용하여, 시준된 빔을 원역장에서 실질적으로 직사각형인 단면을 구비하거나 갖는 형상화된 전파 빔으로 포매팅하는 단계; 형상화된 전파 빔을, 집속 대물렌즈 스테이지의 대물렌즈 동공에서 형상화된 전파 빔을 내놓는 광학 릴레이 스테이지에 제공하는 단계; 집속 대물렌즈 스테이지를 사용하여, 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 초점면에서 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔으로 변환하는 단계; 초점면에 대한 제1 위치에서 샘플을 프로빙하는 단계; 및 집속 대물렌즈 스테이지가 형상화된 전파 빔을 초점면에 대한 제2 위치에서 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔으로 변환하고 제2 위치에서 샘플을 프로빙하도록 광학 릴레이 스테이지의 광학 보상에 영향을 미치는 단계를 구비하거나 포함한다.

제3 구현예에 따르면, 방법은, 시준기에서, 광섬유 빔 소스로부터 입력 빔을 수광하는 단계; 시준기에 의해, 입력 빔으로부터 실질적으로 시준된 빔을 생성하는 단계; 하나 이상의 광학 요소를 구비하거나 포함하는 빔 형상화 그룹에서 시준기로부터의 실질적으로 시준된 빔을 수광하는 단계; 빔 형상화 그룹에 의해, 실질적으로 시준된 빔을 원역장에서 실질적으로 직사각형인 단면을 구비하거나 갖는 형상화된 전파 빔으로 포매팅하는 단계; 및 대물렌즈 동공을 구비하거나 포함하는 집속 대물렌즈 스테이지에서 형상화된 전파 빔을 수광하는 단계; 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 초점면에서 또는 그 부근에서 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔으로 변환하는 단계; 및 집속 대물렌즈 스테이지를 사용하여 샘플을 광학적으로 프로빙하는 단계를 구비하거나 포함한다.

또한 전술한 제1 및/또는 제2 구현예들에 따라, 장치 및/또는 방법은 다음 중 임의의 하나 이상을 더 포함하거나 구비할 수 있다:

일 구현예에서, 장치는 빔 형상화 그룹으로부터의 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 대물렌즈 동공 상으로 이미징하기 위하여 빔 형상화 그룹과 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 위치된 광학 릴레이 스테이지를 더 구비하거나 포함한다.

다른 구현예에서, 광학 릴레이 스테이지는 빔 형상화 그룹으로부터 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치된 입력 렌즈 스테이지, 및 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 대물렌즈 동공으로 내놓도록 위치된 출력 렌즈 스테이지를 구비하거나 포함한다.

다른 구현예에서, 입력 렌즈 스테이지 및 출력 렌즈 스테이지는 광학 릴레이 스테이지 내에 중간 이미지 평면을 한정하는 집속 요소 쌍을 형성한다.

다른 구현예에서, 광학 릴레이 스테이지는 중간 이미지 평면에서 빔 영향 요소를 구비하거나 갖는다.

다른 구현예에서, 빔 영향 요소는 광학 마스크이다.

다른 구현예에서, 빔 영향 요소는 디스펙클링(despeckling) 요소이다.

다른 구현예에서, 입력 렌즈 스테이지 및 출력 렌즈 스테이지 중 적어도 하나의 위치는 조절가능하다.

다른 구현예에서, 장치는 광학 릴레이 스테이지 이전에 위치된 파월(Powell) 렌즈를 더 구비하거나 포함한다.

다른 구현예에서, 장치는 광학 릴레이 스테이지 이전에 위치된 라인만(Lineman) 렌즈를 더 구비하거나 포함한다.

다른 구현예에서, 광학 릴레이 스테이지는 무한 초점식(afocal)이다.

다른 구현예에서, 광학 릴레이 스테이지는 고정 배율 릴레이이다.

다른 구현예에서, 광학 릴레이 스테이지는 가변 배율 릴레이이다.

다른 구현예에서, 빔 형상화 그룹은 통합기(integrator)이다.

다른 구현예에서, 통합기는 직렬로 위치된 마이크로렌즈들의 2개의 어레이들로 형성된 이미징 통합기이다.

다른 구현예에서, 통합기는 직렬로 위치된 원통형 마이크로렌즈들의 2개의 어레이들로 형성된 이미징 통합기이다.

다른 예에서, 통합기는 마이크로렌즈들의 하나의 어레이로 형성된 비-이미징 통합기이다.

다른 구현예에서, 통합기는 원통형 렌즈들인 마이크로렌즈들로 형성된 비-이미징 통합기이다.

다른 구현예에서, 마이크로렌즈들 각각은 x-방향 및 y-방향을 따라 상이한 초점 길이들을 구비하거나 갖는다.

다른 구현예에서, 빔 형상화 그룹은 일체형 회절 특징부들을 구비하거나 포함한다.

다른 구현예에서, 빔 형상화 그룹은 일체형 확산기 특징부들을 구비하거나 포함한다.

다른 구현예에서, 통합기는 마이크로렌즈들로 형성된 이미징 통합기이다. 마이크로렌즈들은 원통형 렌즈들이다.

다른 구현예에서, 원통형 렌즈들은 마이크로렌즈들의 직교 방향이 아니라 마이크로렌즈들의 하나의 축방향으로 발산을 부여하도록 구성된다.

다른 구현예에서, 빔 형상화 그룹은 하나 이상의 회절 광학 요소를 구비하거나 포함한다.

다른 구현예에서, 빔 형상화 그룹은 굴절 광학 요소, 굴절 광학 요소와 회절 광학 요소의 조합, 또는 일체형 회절 또는 확산 특징부들을 갖는 굴절 광학 요소를 구비하거나 포함한다.

다른 구현예에서, 빔 형상화 그룹은 시준된 빔을 8:1의 비를 구비하거나 갖는 직사각형에 걸쳐 원역장에서 균일한 조명을 구비하거나 갖는 형상화된 전파 빔으로 변환한다.

다른 구현예에서, 빔 형상화 그룹은 시준된 빔을 약 10:1 내지 약 20:1의 비를 구비하거나 갖는 직사각형에 걸쳐 원역장에서 균일한 조명을 구비하거나 갖는 형상화된 전파 빔으로 변환한다.

다른 구현예에서, 빔 형상화 그룹은 시준된 빔을 24:1의 비를 구비하거나 갖는 직사각형에 걸쳐 원역장에서 균일한 조명을 구비하거나 갖는 형상화된 전파 빔으로 변환한다.

다른 구현예에서, 빔 형상화 그룹은 시준된 빔을 TDI(Time Delay and Integration) 라인 센서의 프로파일과 실질적으로 부합하는 비를 구비하거나 갖는 직사각형에 걸쳐 원역장에서 균일한 조명을 구비하거나 갖는 형상화된 전파 빔으로 변환한다.

다른 구현예에서, 장치는 광섬유 빔 소스를 더 구비하거나 포함한다.

다른 구현예에서, 광섬유 빔 소스는 제1 파장 범위에 걸친 제1 빔을 구비하거나 갖고 제1 파장 범위와 상이한 제2 파장 범위에 걸친 제2 빔을 구비하거나 갖는 입력 빔을 생성하는 2-입력 빔 소스이다.

다른 구현예에서, 광섬유 빔 소스는 제1 빔 및 제2 빔 중 하나에 각각 대응하는 2개의 전용 입력 광섬유들을 구비하거나 포함한다.

다른 구현예에서, 각각의 입력 광섬유는 출사면에서 실질적으로 직사각형인 단면을 구비하거나 갖는다.

다른 구현예에서, 광섬유 빔 소스는 광 파이프이다.

다른 구현예에서, 장치는, 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치되고, 2개의 보상 위치들인, 집속 대물렌즈 스테이지가 샘플의 상부 표면을 프로빙하기 위한 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것이도록 하는 제1 보상 위치 및 집속 대물렌즈 스테이지가 샘플의 저부 표면을 프로빙하기 위한 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것이도록 하는 제2 보상 위치를 구비하거나 갖는 광학 보상기(compensator)를 구비하거나 포함한다.

다른 구현예에서, 광학 보상기는 제1 보상 위치와 제2 보상 위치 사이에서 전기-기계적으로 제어가능하다.

다른 구현예에서, 광학 보상기는 제1 보상 위치와 제2 보상 위치 사이에서 전기적으로 제어가능하다.

다른 구현예에서, 광학 보상기는 빔 형상화 그룹과 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 삽입가능하다.

다른 구현예에서, 장치는 빔 형상화 그룹과 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 위치된 광학 릴레이 스테이지를 구비하거나 포함한다. 광학 릴레이 스테이지는 빔 형상화 그룹으로부터 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치된 입력 렌즈 스테이지, 및 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 대물렌즈 동공으로 내놓도록 위치된 출력 렌즈 스테이지를 구비하거나 포함한다. 광학 보상기는 광학 릴레이 스테이지 내에 위치된다.

다른 구현예에서, 광학 보상기는 광학 보상에 영향을 미치기 위해 제1 광학 상태로부터 제2 광학 상태로 절환시키도록 전기적으로 제어가능한 광학 요소이다.

다른 구현예에서, 장치는 빔 형상화 그룹과 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 위치된 광학 릴레이 스테이지를 구비하거나 포함한다. 광학 릴레이 스테이지는 빔 형상화 그룹으로부터 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치된 입력 렌즈 스테이지, 및 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 대물렌즈 동공으로 내놓도록 위치된 출력 렌즈 스테이지를 구비하거나 포함한다. 광학 보상기는 광학 릴레이 스테이지 이전에 위치된다.

다른 구현예에서, 장치는 빔 형상화 그룹과 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 위치된 광학 릴레이 스테이지를 구비하거나 포함한다. 광학 릴레이 스테이지는 빔 형상화 그룹으로부터 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치된 입력 렌즈 스테이지, 및 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 대물렌즈 동공으로 내놓도록 위치된 출력 렌즈 스테이지를 구비하거나 포함한다. 광학 보상기는 광학 릴레이 스테이지 이후에 위치된다.

다른 구현예에서, 장치는 광학 보상기; 및 (i) 형상화된 전파 빔을 수광하기 위해 그리고 샘플의 상부 표면 또는 하부 표면 중 하나를 프로빙하도록 형상화된 전파 빔 경로에 영향을 미치기 위해 광학 보상기를 빔 경로 내로 제어가능하게 삽입하고, (ii) 샘플의 하부 표면 또는 상부 표면 중 다른 하나를 프로빙하도록 형상화된 전파 빔 경로에 영향을 미치기 위해 빔 경로로부터 광학 보상기를 제어가능하게 제거하도록 광학 보상기에 결합되는 포지셔너(positioner)를 구비하거나 포함한다.

다른 구현예에서, 광학 보상기는 굴절 재료의 평면-평행 플레이트이다.

다른 구현예에서, 광학 보상기는 렌즈이다.

다른 구현예에서, 광학 보상기는 빔 경로에서 광학 릴레이 스테이지 이전에 삽입된다.

다른 구현예에서, 광학 보상기는 빔 경로에서 광학 릴레이 스테이지 내에 삽입된다.

다른 구현예에서, 광학 보상기는 빔에서 광학 릴레이 스테이지 이후에 삽입된다.

다른 구현예에서, 장치는 빔 형상화 그룹과 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 위치된 광학 릴레이 스테이지를 구비하거나 포함한다. 광학 릴레이 스테이지는 빔 형상화 그룹으로부터 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치된 입력 렌즈 스테이지, 및 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 대물렌즈 동공으로 내놓도록 위치된 출력 렌즈 스테이지를 구비한다. 입력 렌즈 스테이지는 집속 대물렌즈 스테이지가 샘플의 상부 표면을 프로빙하기 위한 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것이도록 하는 제1 위치와 집속 대물렌즈 스테이지가 샘플의 저부 표면을 프로빙하기 위한 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것이도록 하는 제2 위치 사이에서 이동가능하다.

다른 구현예에서, 장치는 빔 형상화 그룹과 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 위치된 광학 릴레이 스테이지를 구비하거나 포함하고, 광학 릴레이 스테이지는 빔 형상화 그룹으로부터 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치된 입력 렌즈 스테이지, 및 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 대물렌즈 동공으로 내놓도록 위치된 출력 렌즈 스테이지를 구비하며, 출력 렌즈 스테이지는 집속 대물렌즈 스테이지가 샘플의 상부 표면을 프로빙하기 위한 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것이도록 하는 제1 위치와 집속 대물렌즈 스테이지가 샘플의 저부 표면을 프로빙하기 위한 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것이도록 하는 제2 위치 사이에서 이동가능하다.

다른 구현예에서, 장치는 광섬유 빔 소스를 구비하거나 포함한다. 장치는 샘플의 상부 표면을 프로빙하기 위한 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하도록 시준기와 광섬유 빔 소스 사이에 제1 간격 거리를 구비하거나 갖고, 샘플의 저부 표면을 프로빙하기 위한 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하도록 시준기와 광섬유 빔 소스 사이에 제2 간격 거리를 구비하고 갖는다.

다른 구현예에서, 광학 릴레이 스테이지의 광학 보상에 영향을 미치는 단계는 광학 릴레이 스테이지 내의 영향 요소의 위치 또는 광학 특성을 조절하는 단계를 구비하거나 포함한다.

다른 구현예에서, 빔 형상화 그룹은 마이크로렌즈들의 2개의 어레이들을 구비한다.

다른 구현예에서, 빔 형상화 그룹은 회절 광학 요소를 구비한다.

다른 구현예에서, 빔 형상화 그룹은 굴절 광학 요소, 굴절 광학 요소와 회절 광학 요소의 조합, 또는 일체형 회절 특징부들을 갖는 굴절 광학 요소를 구비하거나 포함한다.

다른 구현예에서, 입력 빔을 생성하는 단계는 제1 파장 범위에 걸친 제1 빔을 구비하거나 갖고 제1 파장 범위와 상이한 제2 파장 범위에 걸친 제2 빔을 구비하거나 갖는 입력 빔을 생성하는 단계를 구비하거나 포함한다.

다른 구현예에서, 입력 빔을 생성하는 단계는 2-입력 빔 소스를 사용하여 입력 빔을 생성하는 단계를 구비하거나 포함한다.

다른 구현예에서, 2개의 전용 입력 광섬유들의 출력 단부들은 고정된 간격으로 그리고 광섬유 코어들 및 시준기 축을 중심으로 하는 회전을 가지고 시준기에 제공된다.

다른 구현예에서, 빔 형상화 그룹은 마이크로렌즈들의 2개의 어레이들을 구비하거나 포함한다.

다른 구현예에서, 빔 형상화 그룹은 회절 광학 요소를 구비하거나 포함한다.

다른 구현예에서, 빔 형상화 그룹은 시준된 빔을 10:1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 원역장에서 균일한 조명을 구비하거나 갖는 형상화된 전파 빔으로 변환한다.

다른 구현예에서, 빔 형상화 그룹은 시준된 빔을 약 10:1 내지 약 20:1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 원역장에서 균일한 조명을 갖는 형상화된 전파 빔으로 변환한다.

다른 구현예에서, 빔 형상화 그룹은 시준된 빔을 대략 1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 원역장에서 균일한 조명을 갖는 형상화된 전파 빔으로 변환한다.

다른 구현예에서, 방법은 제1 파장 범위에 걸친 제1 빔을 갖고 제1 파장 범위와 상이한 제2 파장 범위에 걸친 제2 빔을 갖는 입력 빔을 생성하는 단계를 포함한다.

다른 구현예에서, 방법은 2-입력 빔 소스를 사용하여 입력 빔을 생성하는 단계를 포함한다.

아래에서 더 상세히 논의되는 전술한 개념과 추가의 개념의 모든 조합은 (그러한 개념이 상호 불일치하지 않는다면) 본 명세서에 개시된 요지의 일부인 것으로 고려되고/되거나 특정 태양의 특정 이익을 달성하기 위해 조합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 특히, 본 명세서의 끝부분에 나타나는 청구된 요지의 모든 조합은 본 명세서에 개시된 요지의 일부인 것으로 고려된다.

도 1은 빔 형상화 그룹 및 시준기를 도시하는, 본 개시의 교시에 따른 광학 이미저 장치의 일 구현예의 개략도를 예시한다.
도 2는 빔 형상화 그룹, 시준기, 및 광학 릴레이 스테이지를 도시하는, 본 개시의 교시에 따른 광학 이미저 장치의 다른 구현예의 개략도를 예시한다.
도 3은 빔 형상화 그룹, 시준기, 및 내부 빔 형상화 요소를 갖는 광학 릴레이 스테이지를 도시하는, 본 개시의 교시에 따른 광학 이미저 장치의 다른 구현예의 개략도를 예시한다.
도 4는 본 개시의 교시에 따른 광학 이미저 장치의 일 구현예를 위한 광학 구성요소들을 도시하는 개략도를 예시한다.
도 5는 본 개시의 교시에 따른 광학 이미저 장치의 다른 구현예를 위한 광학 구성요소들을 도시하는 개략도를 예시한다.
도 6은 본 개시의 교시에 따른 빔 형상화 그룹의 일 구현예의 개략도를 예시한다.
도 7은 본 개시의 교시에 따른 빔 형상화 그룹에 의해 생성된 실질적으로 직사각형인 단면의 빔 프로파일의 조명 프로파일 이미지의 플롯이다.
도 8은 본 개시의 교시에 따른 입력 광섬유 빔 소스의 일 구현예를 예시한다.
도 9는 본 개시의 교시에 따른 조합된 광섬유 번들 출사면의 일 구현예의 단면을 예시한다.
도 10은 본 개시의 교시에 따른 조합된 광섬유 번들의 입사면들의 일 구현예의 단면을 예시한다.
도 11은 본 개시의 교시에 따른 샘플 내의 실질적으로 직사각형인 빔 쌍의 강도 프로파일의 단면을 예시한다.
도 12는 본 개시의 교시에 따른 광학 이미저 장치의 다른 구현예를 위한 광학 구성요소들을 예시한다.
도 13은 본 개시의 교시에 따른 광학 이미저 장치의 다른 구현예를 위한 광학 구성요소들을 예시한다.
도 14는 본 개시의 교시에 따른 광학 보상기를 갖는 광학 이미저 장치의 일 구현예를 예시한다.
도 15는 본 개시의 교시에 따른, 제곱 밀리미터당 와트로 나타내어진 샘플의 상부 영역에서의 실질적으로 직사각형인 단면의 빔들의 강도 프로파일을 예시한다.
도 16은 본 개시의 교시에 따른, 제곱 밀리미터당 와트로 나타내어진 샘플의 저부 영역에서의 실질적으로 직사각형인 단면의 빔들의 강도 프로파일을 예시한다.
도 17a 및 도 17b는 본 개시의 교시에 따른 일 구현예를 위한 보상기를 갖는 광학 이미저 장치를 2개의 상이한 위치에서 각각 예시한다.
도 18a 및 도 18b는 본 개시의 교시에 따른 일 구현예를 위한 릴레이 출력 렌즈 그룹을 갖는 광학 이미저 장치를 상이한 위치들에서 각각 예시한다.
도 19a 및 도 19b는 본 개시의 교시에 따른 일 구현예를 위한 릴레이 입력 렌즈 그룹을 갖는 광학 이미저 장치를 상이한 위치들에서 각각 예시한다.
도 20은 본 개시의 교시에 따른 일 구현예를 위한 2색성 구성을 갖는 광학 이미저 장치의 개략도를 예시한다.
도 21은 본 개시의 교시에 따른 시스템의 일 구현예의 개략도를 예시한다.
도 22는 하나 이상의 관심 샘플을 분석하기 위해 장치, 특히 광학 이미저에 의해 구현될 수 있는 예시적인 프로세스의 흐름도를 예시한다.

하기의 본문은 방법, 장치 및/또는 제조 물품의 구현예에 대한 상세한 설명을 개시하지만, 재산권의 법적 범위는 본 특허의 끝부분에 기재된 청구범위의 단어에 의해 정의된다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 하기의 상세한 설명은 단지 예로서 해석되어야 하며, 모든 가능한 구현예를 설명하는 것이 불가능하지는 않더라도 비실용적일 것이기 때문에, 모든 가능한 구현예를 설명하지는 않는다. 다수의 대안적인 구현예가 현재의 기술 또는 본 특허의 출원일 후에 개발된 기술을 사용하여 구현될 수 있다. 그러한 대안적인 구현예가 여전히 청구범위의 범주 내에 속할 것으로 고려된다.

본 개시의 적어도 하나의 태양은 하나 이상의 관심 샘플에 대한 분석을 수행하는 데 사용될 수 있는 시스템과 함께 사용하기 위한 장치, 특히 광학 이미저에 관한 것이다. 샘플은 단일 가닥 DNA(single stranded DNA, sstDNA)를 형성하도록 선형화된 DNA 클러스터(cluster)와 같은 하나 이상의 DNA 클러스터를 포함할 수 있다. 다양한 예에서, 장치는 빔 소스로부터 입력 빔을 수광하고, 그 입력 빔을 샘플을 프로빙하기 위한 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔으로 전환하도록 설계된다. 이러한 방식으로, 장치는 TDI(time delay and integration) 라인 스캐너와 같은, 유동 셀(flow cell) 응용들에 사용되는 다양한 유형의 광검출기의 형상을 고려한 균일한 조명을 샘플에서 사용하여 샘플을 프로빙할 수 있다. TDI 라인 스캐너는 약 10:1 내지 약 20:1의 종횡비를 갖는 풋프린트(footprint)를 가질 수 있다. TDI 라인 스캐너는 대안적으로 대략 1, 약 4:3, 및/또는 약 16:9의 종횡비를 갖는 풋프린트를 가질 수 있다. 다른 종횡비가 적합한 것으로 판명될 수 있다. TDI 라인 스캐너는 원통형 렌즈 어레이 및/또는 구형 렌즈 어레이를 사용할 수 있다. 게다가, 여기 조명(excitation illumination)을 위한 파워 밀도가 조명될 영역에 걸쳐 더 균일하게 이루어질 수 있다. 그러한 설비는 유리하게는, 관심 샘플, 화학 반응을 수행하기 위해 사용되는 하나 이상의 시약, 및/또는 관심 샘플을 지지하는 데 사용되는 기판에 대한 광퇴색 또는 다른 광손상을 감소시킬 수 있다. 게다가, 그러한 설비는 유리하게는, 실질적으로 더 균일한 여기 조명은 여기 조명의 영역의 에지들을 생성할 수 있으므로, 그러한 광학 시스템이 증가된 속도로 작동하게 할 수 있다. 예들이 본 명세서에서 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것으로 설명되지만, 본 기술은 타원형, 평행사변형 등을 포함한 임의의 개수의 세장형 단면 기하학적 형상들을 원역장에서 형성하는 데 사용될 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 기술들의 예시적인 구현예들의 다양한 개략도를 예시한다. 도 1은, 일례에 따라, 입력 빔 소스(106)에 의해 생성된 입력 빔(104)을 수광하도록 위치된 시준기 스테이지(102)를 포함하는 광학 이미저 장치(100)를 예시한다. 렌즈 또는 렌즈들의 그룹으로 형성된 광학 시준기로서 구현될 수 있는 시준기 스테이지(102)는 입력 빔(104)으로부터 실질적으로 시준된 전파 빔(108)을 생성한다.

장치(100)는, 하나 이상의 광학 요소를 포함하고 시준기 스테이지(102)로부터 시준된 빔(108)을 수광하도록 위치되는 빔 형상화 그룹(110)을 더 포함한다. 다양한 예에서, 빔 형상화 그룹(110)은, 유동 셀 응용에 사용될 라인 스캐닝 센서의 프로파일과 일치하는 균일한 강도 빔 프로파일(116)을 사용한 샘플(114)의 프로빙을 허용하기 위하여 시준된 빔을 원역장에서 실질적으로 직사각형인 단면을 갖는 형상화된 전파 빔(112)으로 포매팅하도록 설계된다. 형상화된 전파 빔을 샘플 상으로 집속하기 위해, 빔 형상화 그룹(110)과 샘플(114) 사이에 집속 대물렌즈 스테이지(118)가 제공된다.

도시되지 않았지만, 집속 대물렌즈 스테이지(118)는 대물렌즈 동공(pupil)을 가지며, 일부 예에서 대물렌즈 동공이 과도하게 채워지지 않도록, 즉 대물렌즈 스테이지(118) 내 대물렌즈 동공 또는 다른 개구에 의해 클리핑되지 않도록, 형상화된 전파 빔(112)을 수용하도록 위치된다. 다양한 예에서, 대물렌즈 동공은 추가적으로 균일하게 조명된다. 집속 대물렌즈 스테이지(118)는 빔(112)을 집속 대물렌즈 스테이지의 초점면(focal plane)에서 프로파일(116)과 같은 실질적으로 직사각형인 빔 프로파일을 갖는 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔(120)으로 변환한다.

도 2는 장치(100)의 것과 유사한 요소들을 갖는 다른 예시적인 광학 이미저 장치(200)를 예시한다. 장치(200)는 입력 빔 소스(206)에 의해 생성된 입력 빔(204)을 수광하도록 위치된 시준기 스테이지(202)를 포함한다. 시준기 스테이지(102)와 유사하게, 시준기 스테이지(202)는 입력 빔(204)으로부터 실질적으로 시준된 전파 빔(208)을 생성한다.

시준기 스테이지(202)로부터 시준된 빔(208)을 수광하기 위한, 그리고 유동 셀 응용에 사용될 라인 스캐닝 센서의 프로파일과 일치하는 균일한 강도 빔 프로파일(216)을 사용한 샘플(214)의 프로빙을 허용하기 위하여 시준된 빔을 원역장에서 실질적으로 직사각형인 단면을 갖는 형상화된 전파 빔(212)으로 포매팅하기 위한 빔 형상화 그룹(210)이 또한 제공된다. 집속 대물렌즈 스테이지(218)가 또한 제공되지만, 장치(100)와는 달리, 장치(200)는 빔 형상화 그룹(210)과 집속 대물렌즈 스테이지(218) 사이에 위치된 광학 릴레이 스테이지(222)를 포함한다. 광학 릴레이 스테이지(220)는 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 동공 또는 그 내의 근위면(proximal plane) 상으로 중계하는 기능을 하는데, 여기서 본 명세서의 다양한 예에서, 광학 릴레이 스테이지는 빔 형상화 그룹(210)으로부터 전파 빔을 수광하도록 위치된 입력 렌즈 스테이지 및 형상화된 전파 빔을 대물렌즈 동공 상에 또는 그 부근에 생성하거나 제공하도록 위치된 출력 렌즈 스테이지로 형성된다. 광학 릴레이 스테이지는 무한 초점식일 수 있으며, 이 경우에 무한대에 있는 물체가 대물렌즈의 초점면에 집속될 것이다. 광학 릴레이 스테이지는 선택적으로 완전히 무한 초점식이지는 아닐 수 있으며, 이 경우에 무한대에서의 물체가 대물렌즈의 초점면에 완전히 집속되는 것은 아닐 것이다. 도 2의 구현예에서, 빔 형상화 그룹(210)은 광학 릴레이 스테이지의 외부에 있다. 일부 예에서, 빔 형상화 그룹은 광학 릴레이 스테이지 내에 부분적으로 또는 전체적으로 있을 수 있다.

도 3은, 도 2의 것들과 유사하고, 유사한 도면 번호들을 지닌 요소들을 갖지만, 여기서 광학 릴레이 스테이지(322) 이전의 빔 형상화 그룹(310)에 더하여, 광학 릴레이 스테이지(322) 내에, 예컨대 그의 입력 렌즈 스테이지와 출력 렌즈 스테이지 사이에 위치된 빔 형상화 요소(324)가 있는, 예시적인 광학 이미저 장치(300)를 예시한다. 일부 예에서, 그룹(310)과 상이한 제2 빔 형상화 그룹이 광학 릴레이 스테이지(320) 내에 위치될 수 있다.

원역장에서 실질적으로 직사각형인 단면을 갖는 형상화된 전파 빔을 생성하기 위해, 다양한 유형의 빔 형상화 그룹이 배치될 수 있다. 도 4 및 도 5는 통합기로 형성된 빔 형상화 그룹을 각각 갖는 광학 이미지 장치의 2개의 예시적인 구성을 예시한다. 도 4 및 도 5에 도시된 것들을 포함한 일부 예에서, 통합기는 직렬로 위치된 원통형 마이크로렌즈들의 2개의 어레이로 형성된 이미징 통합기이다. 그러나, 마이크로렌즈들은 다른 구현예에서 원통형이 아닐 수 있다. 다른 예에서, 통합기는 원통형 마이크로렌즈들의 하나의 어레이로 형성된 비-이미징 통합기이다. 또 다른 예에서, 빔 형상화 그룹은 하나 이상의 회절 광학 요소 또는 하나 이상의 굴절 광학 요소일 수 있다. 또 다른 예에서, 빔 형상화 그룹은 굴절 광학 요소와 회절 광학 요소의 조합, 또는 일체형 회절 특징부를 갖는(예를 들어, 일체형 확산기를 갖는) 굴절 광학 요소일 수 있다. 일부 예에서, 빔 형상화 그룹은 (도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이) 실질적으로 직사각형인 형상을 갖는 빔 소스로부터, 예를 들어 하나 이상의 직사각형 형상의 출사면 광섬유로부터 입력 빔을 수광하도록 구성된다. 광섬유의 출사면은 정사각형 단면, 둥근 단면, 또는 다른 단면을 가질 수 있다. 빔 형상화 그룹(310)은 광섬유의 출사면이 정사각형 단면을 갖는 경우에 일부 구현예에서 생략될 수 있다. 빔 형상화 그룹(310)은 광섬유의 출사면이 둥근 단면을 갖는 경우에 일부 구현예에서 포함될 수 있다.

도 4는 출사면으로부터 확장 빔 출력을 생성하는 입력 광섬유 빔 소스(402)의 형태의 입력 빔 소스를 갖는 광학 이미저 장치(400)를 예시한다. 본 명세서에서의 빔 소스는 강성 광섬유, 광 파이프, 또는 다른 모드 구속-기반(mode confinement-based) 레이저 빔 소스일 수 있다. 입력 광섬유 빔 소스(402)에의 입력은 레이저, 발광 다이오드, 또는 다른 조명 여기 소스일 수 있다. 시준기(406)가 그의 출사부에서 대체로 시준된 빔을 생성하도록 위치된 입력 빔을 수광하도록 위치된다.

시준기(406)에 인접하여 빔 형상화 그룹(408)이 있는데, 이는 본 예에서, 예를 들어 4:1의 종횡비를 갖는 코어를 포함하는 광섬유의 출력 빔을 실험실에서 기록된 (12:1 종횡비를 갖는) 실질적으로 직사각형인 단면으로 전환하기 위해 이미징 통합기가 사용되었던 도 7에 도시된 바와 같이, 시준된 입력 빔을 원역장에서 실질적으로 직사각형인 단면을 갖는 형상화된 전파 빔으로 포매팅하는 2-요소 이미징 통합기이다. 빔 형상화 그룹(408)은 형상화된 전파 빔을, 샘플(414)을 프로빙하기 위한 집속 대물렌즈 스테이지(412)로 공급한다.

도 6은 빔 형상화 그룹(408)의 예시적인 구성의 개략도를 예시한다. 시준된 빔이, 입력 렌즈(452)와 출력 렌즈(454) 및 시간-의존적 변화를 스펙클 패턴(speckle pattern)에 도입하는 회전 확산기(450)를 포함하는 텔레스코프(telescope)에 수광된다. 텔레스코프에 인접하여, 이미징 통합기(455)가 2개의 원통형 마이크로렌즈 어레이(456(LA₁), 458(LA₂))로 형성되어, 집속 대물렌즈(462)(FL)를 사용하여 집속될 때 집속 대물렌즈의 초점면에 대응하는 원역장 평면(far field plane, FFP)(460)에서 실질적으로 직사각형인 단면 빔을 생성한다. 예시된 예에서, 마이크로렌즈는 각자의 마이크로렌즈 어레이(456, 458)들의 반대편 면들 상에 있다. 어느 경우든, 일부 예에서, 빔 형상화 그룹(408)은 2개의 원통형 마이크로렌즈 어레이(456, 458)들만으로 형성된다.

도 7은 원역장 평면(FFP)에 위치된 센서에 의해 측정된 바와 같은 실질적으로 직사각형인 단면 빔의 강도 프로파일과 함께, 그 빔 프로파일의 측방향 거리의 함수로서의 강도의 플롯을 예시한다. 도시되지 않았지만, 일부 예에서, 빔 형상화 그룹(408)은 단일 일면 원통형 마이크로렌즈 어레이로 형성된 비-이미징 통합기일 수 있다.

도 4는 장치(100)의 것과 유사한 구성으로 시준기, 빔 형상화 그룹, 및 집속 대물렌즈 스테이지만으로 형성된 광학 이미저를 예시하는 반면에, 도 5는 장치(200)의 것과 같은 예시적인 구성으로서 광학 릴레이 스테이지를 갖는 광학 이미저 장치(500)를 예시한다. 광섬유 빔 소스(502)가 시준기(506)에 입력 신호를 공급하는데, 여기서 입사하는 시준된 빔으로부터 형상화된 전파 빔을 생성하기 위해 빔 형상화 그룹(508)이 시준기(506)에 인접하게 위치된다. 예시된 예에서, 빔 형상화 그룹(508)은 도 4의 빔 형상화 그룹(408)과 유사한, 2개의 원통형 마이크로렌즈 어레이로 형성된 이미징 통합기이다. 즉, 일부 예에서, 빔 형상화 그룹(408)은 2개의 원통형 마이크로렌즈 어레이(456, 458)들만으로 형성될 수 있다. 광학 릴레이 스테이지(510)가 2개의 렌즈 그룹(512, 514)으로 형성된다. 입력 렌즈 스테이지(512)는 그 형상화된 전파 빔을 수광하고, 중간 이미지 평면(516)에서 입력 평면(즉, 광섬유 출력 소면(facet))의 중간 이미지를 생성한다. 출력 렌즈 스테이지(514)는 광학 릴레이 스테이지(510)로부터의 출력을 생성하고, 샘플(522)을 프로빙하기 위한 집속 대물렌즈 스테이지(518)에 그 출력을 제공한다. 광학 릴레이 스테이지(510)는, 제조 공차 내에서 변동을 가질 수 있고/있거나 상이한 구성요소 또는 설비와 쌍을 이룰 수 있는 제조 장치에 유리할 수 있다. 즉, 빔 형상화 그룹(508)은 미리 결정된 거리에서의 특정의 형상화된 전파 빔을 위해 설계 또는 구성될 수 있고; 집속 대물렌즈 스테이지(518)의 대물렌즈 동공이 그 특정의 미리 결정된 거리에 있지 않은 경우, 광학 릴레이 스테이지(510)는 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지(518)의 대물렌즈 동공의 실제 위치로 중계하는 데 사용될 수 있다. 전술한 것에 더하여 또는 그 대신에, 광학 릴레이 스테이지(510)는, 광학 릴레이 스테이지(510)가 특정 전파 빔을 추가로 변환시키는 방법을 수정함으로써, 빔 형상화 그룹 설비가 상이한 검출 센서들과 함께 사용될 수 있도록 특정의 형상화된 전파 빔을 추가로 변환시킬 수 있다.

본 발명의 다양한 다른 예에서뿐만 아니라 빔 형상화 그룹(508)은 입사하는 시준된 빔을 포매팅하여 직교 방향들로 원역장에서 상이한 크기들을 갖도록 설계된다. 일부 빔 형상화 그룹은 원통형 마이크로렌즈 어레이를 포함할 수 있다. 다른 빔 형상화 그룹은 원통형 렌즈들로 구성된 애너모픽(anamorphic) 릴레이를 포함할 수 있다. 결과는, 샘플이 위치되는 원역장에서의 빔 프로파일(뿐만 아니라 도 5의 구성된 광학 릴레이를 위한 중간 평면에서의 빔 프로파일)이 하나의 평면(예컨대, XZ 평면) 내의 풋프린트 및 다른 직교 평면(예컨대, YZ 평면) 내의 상이한 풋프린트를 가질 것이라는 것이다. 렌즈릿(lenslet)들의 피치, 초점 길이, 및 형상은, 마이크로렌즈의 위치, 예를 들어 이들이 광학계의 반대편들에 있는지 여부와 마찬가지로, 초점면들에서 빔 프로파일을 추가로 제어하도록 선택될 수 있다.

다양한 예에서, 광학 마스크 또는 디스펙클링 요소와 같은 빔 영향 요소가 중간 평면 상에 위치되어, 원역장에서 실질적으로 직사각형인 단면의 빔에 걸쳐 더 큰 조명 균일성을 확립할 수 있다. 마스크로서, 빔 영향 요소는 조명 패턴이 이미저의 시야에 실질적으로 부합되어 샘플의 영역이 예를 들어 이미징되는 동안 단지 조명되도록 하는 것을 보장하는 데 사용될 수 있다. 디스펙클링 요소로서, 회전 확산기 디스크 또는 저-발산 빔-형상화 요소가 사용되고 일 방향으로 이동되어 빔에 영향을 미칠 수 있다. 다양한 예에서, 빔 영향 요소는 광학 릴레이 스테이지(510) 내의 다른 곳에 배치될 수 있다.

다양한 예에서, 빔 소스는 광섬유 빔 소스, 더 구체적으로는 제1 파장 범위에 걸친 제1 빔 및 제1 파장 범위와 상이한 제2 파장 범위에 걸친 제2 빔을 갖는 입력 빔을 생성하는 2-입력 빔 소스이다.

도 8은 예시적인 구성에 따른 예시적인 광섬유 빔 소스(600)를 예시한다. 빔 소스(600)는 2개의 입력 광섬유(602, 604)를 합쳐서, 분기된 광섬유 번들을 형성함으로써 형성된다. 예에서, 입력 광섬유(602, 604)들 중 어느 하나 또는 둘 모두는 유동 셀 프로빙 응용을 위한 임의의 적합한 파장, 예컨대 455 nm, 488 nm, 532 nm, 660 nm, 780 nm, 또는 790 nm의 입력 빔을 수광할 수 있다. 다양한 구현예에서, 입력 빔은 200 내지 2500 nm의 파장들의 임의의 범위에 걸쳐 있을 수 있다. 각각의 광섬유(602, 604)의 입사면(610) 단부도가 도 10에 도시되어 있으며, 이는 이러한 예에 대해 입사면들이 실질적으로 직사각형임을 나타낸다. Y-결합기(606)가 제공되어 광섬유들을 정렬시켜 서로 붙이고, 도 9에 도시된 바와 같이 2개의 실질적으로 직사각형인 면(612)으로 형성된 출사 표면 프로파일을 갖는 2-입력 빔 소스(608)를 형성한다. 언급된 바와 같이, 일부 예에서, 입력 빔은 실질적으로 직사각형인 광섬유 면들로부터 생성되지만, 이는 그럴 필요는 없다. 또한, 광섬유 면의 종횡비는 샘플이 프로빙되는 원역장에서 요구되는 것과 반드시 동일하지는 않을 것이다. 어느 쪽이든, 빔 형상화 그룹은 실질적으로 직사각형인 빔을 생성하도록 구성된다. 원역장 조명의 균일성을 예시하기 위해, 2개의 입력 빔 광섬유로 형성되어진 생성된 샘플 빔의 예시적인 제맥스(Zemax) 이미지가 도 11에 도시되어 있으며, 이는 전체 프로파일에 걸쳐 일관된 조명을 보여준다. 기술은 다른 광섬유 구성 및/또는 다른 광섬유 단면 프로파일로 구현될 수 있다. 예를 들어, 다른 구현예에서, 2개 초과의 광섬유가 사용될 수 있고, 중심선을 중심으로 한 대칭보다 다른 위치들에 있을 수 있다. 예를 들어, 헥스 팩(hex pack) 상의 3x1, 6x1, 2x2 또는 3개의 광섬유가 사용될 수 있다.

도 12 및 도 13은 마이크로렌즈 어레이들 이외의 광학 그룹들로 구성된 빔 형상화 그룹들을 갖는 다른 예시적인 광학 이미지 장치 구성들을 예시한다. 도 12는 입력 광섬유 빔 소스(702)에 결합된 장치(700)의 두 가지 시각(상부 도면은 XZ 평면 시야에서 내려다보고 있는 것이고, 하부 도면은 YZ 평면 시야에서 내려다보고 있는 것임)으로부터의 도면들을 예시한다. 시준기 그룹(704)이 시준된 빔을 빔 형상화 그룹(706)에 공급한다. 빔 형상화 그룹은 원통형 렌즈들로 형성될 수 있다. 상이한 도면들에 도시된 바와 같이, 상이한 평면들, XZ 평면 및 YZ 평면에서의 전파 프로파일들은 상이하여, 형상화된 전파 빔의 상이한 종횡비를 초래하는데, 여기서 이러한 예에서 전파 빔의 형상화는 원통형 렌즈들에 의해 영향을 받는다. XZ (상부) 시야에서, 원통형 렌즈(708, 710)들은 굴절력을 갖지 않고, 시준된 광은 크기 변화 없이 축방향 평면에서 통과한다. YZ (하부) 시야에서, 원통형 렌즈(708, 710)들은 굴절력을 갖고, 710 이후에 Y를 따른 시준된 빔 크기는 708 이전에 Y를 따른 시준된 빔 크기와 상이하다. 706의 존재는 712에서 702의 이미지의 애너모픽 확대를 초래한다.

도 13은 그룹(706)의 것과 유사한 유형의 빔 형상화 그룹(806)을 사용하는 광학 이미저 장치(800)를 예시하는데, 여기서 장치(800)는 그룹(806)과 집속 대물렌즈 스테이지(814) 및 원역장 위치된 샘플(812) 사이에서 광학 릴레이 스테이지(816)를 포함하는데, 여기서 광학 릴레이 스테이지(816)는 도 5의 것(예컨대, 광학 릴레이 스테이지(510))과 유사한 방식으로 형성될 수 있다.

일반적으로, 본 기술에 의해, 주어진 설계 발산 각도를 갖는 빔 형상화 그룹이 유닛-컨쥬게이트(unit-conjugate) 광학 릴레이 스테이지에 의해 대물렌즈 동공 상에 또는 그 근위에 이미지화되는 경우, 대물렌즈 동공에서의 발산 각도는 빔 형상화 그룹으로부터의 발산 각도와 동일할 것이다. 일례에서, 광학 릴레이 스테이지의 배율은 빔 형상화 그룹으로부터의 발산 각도를 대물렌즈 동공 내로의 상이한 발산 각도로 변환하도록 선택될 수 있다. 이는 기성(off-the-shelf) 빔 형상화 그룹의 발산이 목표 값으로 변환되게 한다. 예를 들어, 에드먼드 스톡(Edmund Stock) #86-844의 공칭 발산은 ±3.2°이다. ±3.2° 부채꼴(fan)이 10 mm의 유효 초점 길이(Effective Focal Length, EFL)를 갖는 집속 대물렌즈 스테이지(예컨대, 현미경 대물렌즈)로 지향될 때, 대물렌즈의 초점에서 선이 형성된다. 선의 길이는 2(10 mm) Tan[3.2°]에 의해 계산될 수 있거나 대략 1.1 mm일 수 있다. 목표 선 길이가 1.2 mm인 경우, 그러한 기성 부품은 빔을 원하는 1.2 mm보다 100 um 더 짧은 선으로 형상화한다. 그러나, 광학 릴레이 스테이지의 배율이 1/1.1이도록 선택되는 경우, 대물렌즈 동공에서의 각도는 대략 3.5°일 것이다. 선의 길이는 2(10) mm Tan[3.5°]에 의해 계산되거나 대략 1.2 mm일 수 있다. 따라서, 릴레이는 기성 빔 형상화 그룹의 출력을 상이한 요건을 충족시키도록 적응된 출력으로 변환시켰다.

고정 배율의 광학 릴레이 스테이지들이 공칭의 기성 부채꼴을 공칭의 대안적인 부채꼴로 변환시키는 데 사용될 수 있지만, 빔 형상화 그룹의 변동은 여전히 선 길이, 즉 원역장에서의 실질적으로 직사각형인 단면 샘플링 빔의 변동을 초래할 것이다. 대물렌즈 초점 거리의 변동은 또한 선 길이의 변동을 초래할 것이다. 따라서, 다른 예에서, 광학 릴레이 스테이지는 렌즈 스테이지를 포함할 수 있고, 렌즈 스테이지의 초점 길이는 상기 줌 렌즈의 초점들 중 하나가 고정된 평면에서 유지되는 상태로 스테이지의 렌즈 구성요소들 중 하나 이상을 축을 따라 이동시킴으로써 연속적으로 변화될 수 있다. 그러한 조절가능 광학 릴레이 스테이지에서, 릴레이의 배율이 조정되면서 무한 초점성(afocality) 또는 무한 초점성으로부터의 편차가 유지될 수 있다. 그러한 광학 릴레이 스테이지가 기성 부채꼴을 대안적인 부채꼴로 변환하는 데 사용될 때, 줌 렌즈의 초점 길이는 빔 형상화 수단의 변화를 보상하도록 조정될 수 있다.

다양한 예에서, 본 발명의 기술은 샘플 내의 2개의 상이한 거리에서 광을 포매팅하기 위한 광학 이미저 장치 및 방법을 포함한다. 즉, 다양한 구현예에서, 샘플을 프로빙하기 위한 빔을 생성할 수 있는 장치가 제공되는데, 여기서 빔은 전체 샘플 전반에 걸쳐 보다 정확한 프로빙을 허용하는, 샘플 내의 상이한 깊이들에서 실질적으로 직사각형인 단면 빔 프로파일을 갖는 것을 특징으로 한다.

도 14는 입력 빔(804)을 생성하는 입력 빔 소스(802), 실질적으로 시준된 입력 빔(808)을 생성하는 시준기 스테이지(807), 및 형상화된 전파 빔(811)을 생성하는 빔 형상화 그룹(810)을 갖는 광학 이미저 장치(800)를 예시한다. 장치(800)는 샘플(818)을 프로빙하기 위한 집속 대물렌즈 스테이지(816)에 형상화된 전파 빔을 제공하는 광학 릴레이 스테이지(814)를 더 포함한다. 광학 이미지 장치(800)는 대물렌즈 스테이지(816)의 샘플링 초점면을 제어하도록 장치(800) 내에 위치될 수 있는 광학 보상기(820)를 더 포함한다. 도시된 구현예에서, 광학 보상기(820)는 3개의 상이한 위치, 즉 OC(820A)로서 나타낸 광학 릴레이 스테이지(814) 이전, OC(820B)로서 나타낸 광학 릴레이 스테이지(814) 이후, 또는 OC(820C)로서 나타낸 광학 릴레이 스테이지(814)의 내부 중 하나에 제어가능하게 제공될 수 있다. 다른 예에서, 광학 보상기는 장치 내의 다른 곳에 위치될 수 있다.

다양한 예에서, 광학 보상기는 굴절 재료로 형성된 평면-평행 플레이트일 수 있다. 다양한 다른 예에서, 광학 보상기는 렌즈일 수 있다. 광학 보상기는, 집속 대물렌즈 스테이지가 샘플의 상부 표면 또는 영역에서 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔(822)을 생성하는 것이도록 하는 제1 보상 위치 또는 상태를 갖도록 설계된다. 또한, 보상기는, 집속 대물렌즈 스테이지가 샘플의 저부 표면 또는 영역을 프로빙하기 위한 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔(824)을 생성하는 것이도록 하는 제2 보상 위치 또는 상태를 갖도록 설계된다. 광학 보상기는 샘플의 상부 및 저부 부분들에서 프로브 빔의 실질적으로 동일한 균일한 조명 프로파일을 유지하도록 장치(800) 내에 설계 및 위치된다. 도 15 및 도 16은 빔 소스로서 2개의 입력 빔 광섬유로 형성되어진 생성된 샘플 빔의 예시적인 제맥스 이미지를 예시하며, 특히 샘플의 상부 표면(도 15) 및 샘플의 저부 표면(도 16)에서의 샘플 빔의 균일한 실질적으로 직사각형인 단면을 도시하는데, 각각은 일례에서 광학 보상기의 위치 또는 상태의 변경을 제어함으로써 달성된다.

광학 보상기는 제1 보상 위치와 제2 보상 위치 사이에서 기계적으로 제어가능할 수 있다. 광학 보상기는 제1 보상 위치와 제2 보상 위치 사이에서 전기적으로 제어가능할 수 있다. 이를 위해, 도시된 구현예에서 위치 제어기(826)(도 14)가 제공되는데, 여기서 포지셔너 제어기는 광학 보상기에 결합된다. 일부 예에서, 위치 제어기(826)는, (i) 형상화된 전파 빔을 수광하기 위해 그리고 샘플의 상부 표면 또는 하부 표면 중 하나를 프로빙하도록 형상화된 전파 빔 경로에 영향을 미치기 위해 광학 보상기를 빔 경로 내로 제어가능하게 삽입하고, (ii) 샘플의 하부 표면 또는 상부 표면 중 다른 하나를 프로빙하도록 형상화된 전파 빔 경로에 영향을 미치기 위해 빔 경로로부터 광학 보상기를 제어가능하게 제거하도록 설계된다. 일부 예에서, 위치 제어기(826)는 샘플의 상부 표면 또는 하부 표면에서 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것 사이에서 선택하기 위해 광학 보상기의 상태를 제1 상태와 제2 상태 사이에서 변경하도록 설계된다. 예를 들어, 광학 보상기는 위치 제어기(826)로부터의 인가된 전압에 응답하여 광학 경로 길이를 변경할 수 있는 전기-광학 굴절 요소일 수 있다.

도시되지 않았지만, 위치 제어기(826)는 개시된 구현예를 포함한 다양한 기능을 수행하기 위해 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 수 있는 명령어들을 저장하는 하나 이상의 프로세서 및 하나 이상의 컴퓨터-판독가능 메모리를 포함할 수 있다. 위치 제어기는, 하나 이상의 메모리와 마찬가지로, 하나 이상의 프로세서에 전기적으로 그리고/또는 통신가능하게 결합된 사용자 인터페이스 및 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.

일 구현예에서, 사용자 인터페이스는 사용자로부터 입력을 수신하도록 그리고 장치(800)의 동작과 연관된 정보를 사용자에게 제공하도록 적응될 수 있다. 사용자 인터페이스는 터치 스크린, 디스플레이, 키보드, 스피커(들), 마우스, 트랙 볼, 및/또는 음성 인식 시스템을 포함할 수 있다. 터치 스크린 및/또는 디스플레이는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 표시할 수 있다.

일 구현예에서, 통신 인터페이스는 네트워크(들)를 통해 장치(800)와 원격 시스템(들)(예컨대, 컴퓨터) 사이의 통신을 가능하게 하도록 적응된다. 네트워크(들)는 인터넷, 인트라넷, 근거리 통신망(LAN), 광역 통신망(WAN), 동축 케이블 네트워크, 무선 네트워크, 유선 네트워크, 위성 네트워크, 디지털 가입자 회선(DSL) 네트워크, 셀룰러 네트워크, 블루투스 연결, 근거리 통신(NFC) 연결 등을 포함할 수 있다. 원격 시스템에 제공되는 통신들 중 일부는, 장치(100)에 의해 생성되거나 달리 획득되는 분석 결과, 이미징 데이터 등과 연관될 수 있다.

제어기(826)의 하나 이상의 프로세서는 프로세서-기반 시스템(들) 또는 마이크로프로세서-기반 시스템(들) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 프로세서는, 프로그램가능 프로세서, 프로그램가능 제어기, 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 그래픽 처리 유닛(GPU), 디지털 신호 프로세서(DSP), 축소 명령어 세트 컴퓨터(RISC), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA), 필드 프로그램가능 로직 디바이스(FPLD), 로직 회로, 및/또는 본 명세서에서 설명되는 것들을 포함하는 다양한 기능을 실행하는 다른 로직 기반 디바이스 중 하나 이상을 포함한다.

하나 이상의 메모리는 반도체 메모리, 자기 판독가능 메모리, 광학 메모리, 하드 디스크 드라이브(HDD), 광학 저장 드라이브, 솔리드 스테이트 저장 디바이스, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD), 플래시 메모리, 판독 전용 메모리(ROM), 소거가능 프로그램가능 판독 전용 메모리(EPROM), 전기적 소거가능 프로그램가능 판독 전용 메모리(EEPROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 비휘발성 RAM(NVRAM) 메모리, 콤팩트 디스크(CD), 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM), 디지털 다용도 디스크(DVD), 블루레이 디스크, 복수 배열 독립 디스크(RAID) 시스템, 캐시, 및/또는 임의의 지속기간 동안(예컨대, 영구적으로, 일시적으로, 장기간 동안, 버퍼링 동안, 캐싱 동안) 정보가 저장되는 임의의 다른 저장 디바이스 또는 저장 디스크 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

도 17a 및 도 17b는 시준기(902)와 빔 형상화 그룹(BSG)(904), 제1 렌즈 그룹 1(입력 렌즈 스테이지(908))과 제2 렌즈 그룹 2(출력 렌즈 스테이지(910))로 형성된 광학 릴레이 스테이지(906), 및 2개의 상이한 위치/상태, 즉 샘플(922)의 저부를 프로빙하기 위한 제1 위치/상태(도 17b) 및 샘플(922)의 상부를 프로빙하기 위한 제2 위치/상태(도 17a)의 광학 보상기(912)를 갖는 다른 예시적인 광학 이미저 장치(900)를 예시한다. 예시된 예에서, 광학 보상기(912)는, 예를 들어 전기-광학 보상기 또는 임의의 유사한 광학 제어 수단을 사용하여, 도 17a와 도 17b 사이에서 상태들을 변화시켰는데, 후자는 광학 릴레이 스테이지(906) 내의 빔에 광학 경로 길이가 전혀 도입되지 않거나 더 작은 광학 경로 길이가 도입된 것을 도시하고, 전자는 광학 릴레이 스테이지(906) 내의 빔에 더 큰 광학 경로 길이가 도입된 것을 도시한다. 따라서, 광학 보상기는 광학 보상에 영향을 미치기 위하여 제1 광학 상태로부터 제2 광학 상태로 절환하도록 전기적으로 제어가능한 광학 요소, 예를 들어 액체 렌즈일 수 있다. 다른 예에서, 도 17a의 결과는 광학 릴레이 스테이지(906) 내의 광학 경로로부터 광학 보상기(912)를 제거함으로써 달성될 수 있다.

상이한 실시예들에서, 최종 직각 반사기(924)를 통해 샘플(922)로 전파하는 것으로부터 빔 내의 원치않는 파장 성분들을 필터링하는 데 사용될 수 있는 파장-의존적 반사기(914, 916)들뿐만 아니라 직각 반사 거울(920, 918)들이 또한 도시된 바와 같이 사용될 수 있다.

도 18a 및 도 18b는 시준기(932)와 빔 형상화 그룹(BSG)(934), 제1 렌즈 그룹 1(입력 렌즈 스테이지(938))과 2개의 상이한 위치, 즉 샘플(950)의 저부를 프로빙하기 위한 제1 위치(도 18b) 및 샘플(950)의 상부를 프로빙하기 위한 제2 위치(도 18a) 사이에서 이동가능한 제2 렌즈 그룹 2(출력 렌즈 스테이지(940))로 형성된 광학 릴레이 스테이지(936)를 갖는 다른 예시적인 광학 이미저 장치(930)를 예시한다. 장치(930)에서의 광학 보상의 변화는 광학 릴레이 스테이지(936)의 렌즈 그룹의 위치를 변경함으로써 달성된다. 광학 스테이지(900)에서와 같이, 예시된 예에서, 최종 직각 반사기(952)를 통해 샘플(950)로 전파하는 것으로부터 빔 내의 원치않는 파장 성분들을 필터링하는 데 사용될 수 있는 파장-의존적 반사기(942, 944)들뿐만 아니라 직각 반사 거울(948, 946)들이 또한 도시된 바와 같이 사용될 수 있다.

도 19a 및 도 19b는 시준기(962), 빔 형상화 그룹(BSG)(964), 및 제1 렌즈 그룹 1(입력 렌즈 스테이지(968))과 제2 렌즈 그룹 2(출력 렌즈 스테이지(970))로 형성된 광학 릴레이 스테이지(966)를 갖고, 여기서 릴레이 입력 렌즈 그룹(968)이 2개의 상이한 위치, 즉 샘플(972)의 저부를 프로빙하기 위한 제1 위치(도 19b)와 샘플의 상부를 프로빙하기 위한 제2 위치(도 19a) 사이에서 이동가능한, 다른 예시적인 광학 이미저 장치(960)를 예시한다. 광학 스테이지(900)에서와 같이, 예시적인 예에서, 최종 직각 반사기(982)를 통해 샘플(972)로 전파하는 것으로부터 빔 내의 원치않는 파장 성분들을 필터링하는 데 사용될 수 있는 파장-의존적 반사기(974, 976)들뿐만 아니라 직각 반사 거울(980, 978)들이 또한 도시된 바와 같이 사용될 수 있다.

도 20은 동일한 입력 광섬유 빔 소스에 도착하는 2개의 상이한 파장의 입력 빔(1101)을 샘플(1103) 내의 상이한 위치들로 지향시키는 데 사용될 수 있는 2색성 설비를 갖는 다른 예시적인 광학 이미저 장치(1100)를 예시한다. 시준기(1102)는 2-파장 입력 빔을 수광하고, 둘 모두의 파장을 갖는 시준된 출력 빔을 생성한다. 본 명세서에 설명된 다른 예들에서와 같이, 빔 형상화 그룹(BSG)(1104)은 시준된 빔을 각각의 파장에 대해 원역장에서 실질적으로 직사각형인 단면을 갖는 형상화된 전파 빔으로 포매팅한다. 광학 릴레이 스테이지(1106)는 제1 렌즈 그룹 1(입력 렌즈 스테이지(1108))과 제2 렌즈 그룹 2(출력 렌즈 스테이지(1110))로 형성되며, 여기서 예시된 예에서, 제2 스테이지 입력 렌즈 그룹(1110)은 샘플(1103)을 가로질러, 예컨대 샘플(1103)의 저부로부터 샘플(1103)의 상부까지, 프로빙하기 위해 2개의 상이한 위치 사이에서 이동가능하다. 입력 빔(1101)(들) 내의 파장들 중 상이한 파장을 반사시키고 파장들 중 다른 파장을 투과시키도록 2색성 직각 반사 거울(1112, 1114)들이 각각 제공된다. 입사광을 반사시키기 위해 2개의 상이한 거울(1116, 1118)이 제공된다. 예를 들어, BSG(1104)는 빔을 포매팅할 수 있는 반면, 거울(1112)은 청색 파장 성분을 반사시키고 녹색 파장 성분을 투과시키며, 거울(1118)은 청색 파장 성분을 반사시키고, 거울(1116)은 녹색 파장 성분을 반사시키며, 거울(1114)은 녹색 파장 성분을 반사시키고 청색 파장 성분을 투과시킨다. 거울(1116, 1118)들의 각도들은 청색 파장 및 녹색 파장 빔 성분들이 거울(1114)을 빠져나간 후에 이들 사이에 특정 각도를 생성하도록 설정된다. 상이한 각도들은 (선택적으로 릴레이를 통해) 대물렌즈에 도달하고, 대물렌즈의 초점에서의 형상화된 빔들의 위치는 대물렌즈 축에 대한 빔들의 각도에 의해 결정된다.

도 17a 및 도 17b, 도 18a 및 도 18b, 도 19a 및 도 19b, 및/또는 도 20에 도시된 전술한 예들 중 임의의 것은 도 1 내지 도 14를 참조하여 위에서 설명된 구현예들 중 임의의 것에 의해 구현될 수 있다.

도 21은 본 개시의 교시에 따른 시스템(1000)의 일 구현예의 개략도를 예시한다. 시스템(1000)은 하나 이상의 관심 샘플에 대한 분석을 수행하는 데 사용될 수 있다. 샘플은 단일 가닥 DNA(sstDNA)를 형성하도록 선형화된 하나 이상의 DNA 클러스터들을 포함할 수 있다. 도시된 구현예에서, 시스템(1000)은 시약 카트리지(1002)를 수용하고, 부분적으로 구동 조립체(1004) 및 제어기(1006)를 포함한다. 시스템(1000)은 또한 이미징 시스템(1012) 및 폐기물 저장조(1014)를 포함한다. 다른 구현예에서, 폐기물 저장조(1014)가 시약 카트리지(1002)와 함께 포함될 수 있다. 이미징 시스템(1012)은 본 명세서에 개시된 광학 이미저 장치(100, 200, 300, 400, 800, 900) 중 임의의 하나 이상을 포함한다. 제어기(1006)는 구동 조립체(1004) 및 이미징 시스템(1012)에 전기적으로 그리고/또는 통신가능하게 결합되고, 구동 조립체(1004) 및/또는 이미징 시스템(1012)이 본 명세서에 개시된 바와 같은 다양한 기능을 수행하게 한다.

시약 카트리지(1002)는 유동 셀(1020)의 채널 내로 로딩될 수 있는 관심 샘플을 지닌다. 구동 조립체(1004)는 시약 카트리지(1002)와 인터페이싱하여, 샘플과 상호작용하는 유동 셀(1020)을 통해 하나 이상의 시약(예컨대, A, T, G, C 뉴클레오티드)을 유동시킨다.

일 구현예에서, 가역적 종결자가 시약에 부착되어, 단일 뉴클레오티드가 성장하는 DNA 가닥 상으로 포함되게 한다. 일부 그러한 구현예에서, 뉴클레오티드들 중 하나 이상은, 여기될 때 색상을 방출하는 고유 형광 표지를 갖는다. 색상(또는 그의 부재)은 대응하는 뉴클레오티드를 검출하는 데 사용된다. 도시된 구현예에서, 이미징 시스템(1012)은 식별가능한 표지(예컨대, 형광 표지)들 중 하나 이상을 여기시키고 그 후에 식별가능한 표지에 대한 이미지 데이터를 획득한다. 표지는 입사광 및/또는 레이저에 의해 여기될 수 있고, 이미지 데이터는 여기에 응답하여 각각의 표지에 의해 방출되는 하나 이상의 색상을 포함할 수 있다. 이미지 데이터(예컨대, 검출 데이터)는 시스템(1000)에 의해 분석될 수 있다. 이미징 시스템(1012)은, 대물렌즈 및/또는 솔리드 스테이트 이미징 디바이스(solid-state imaging device)를 포함하는 형광 분광광도계일 수 있다. 솔리드 스테이트 이미징 디바이스는 전하 결합 소자(CCD) 및/또는 상보성 금속 산화물 반도체(CMOS)를 포함할 수 있다.

이미지 데이터가 획득된 후에, 구동 조립체(1004)는 시약 카트리지(1002)와 인터페이싱하여, 이후에 폐기물 저장소(1014)에 의해 수용되고/되거나 달리 시약 카트리지(1002)에 의해 배출되는 다른 반응 성분(예컨대, 시약)을 시약 카트리지(1002)를 통해 유동시킨다. 반응 성분은 sstDNA로부터 형광 표지 및 가역적 종결자를 화학적으로 절단하는 플러싱(flushing) 동작을 수행한다. 그러면, sstDNA는 다른 사이클을 위해 준비된다.

이제 구동 조립체(1004)를 참조하면, 도시된 구현예에서, 구동 조립체(1024)는 펌프 구동 조립체(1022), 밸브 구동 조립체(1024), 및 액추에이터 조립체(192)를 포함한다. 펌프 구동 조립체(1022)는 시약 카트리지(1002) 및/또는 유동 셀(1020)을 통해 유체를 펌핑하도록 펌프(1026)와 인터페이싱하고, 밸브 구동 조립체(1024)는 밸브(1028)의 위치를 제어하도록 밸브(1028)와 인터페이싱한다. 밸브(1028)와 밸브 구동 조립체(1024) 사이의 상호작용은 시약 카트리지(1002)의 유체 라인(1030)들을 통한 유체의 유동을 제어하도록 밸브(1028)를 선택적으로 작동시킨다. 유체 라인(1030)들 중 하나 이상은 하나 이상의 시약 저장조(1032)와 유동 셀(1020)을 유동적으로 결합시킨다. 밸브(1028)들 중 하나 이상은 밸브 매니폴드, 회전 밸브, 핀치(pinch) 밸브, 플랫(flat) 밸브, 솔레노이드 밸브, 체크 밸브, 피에조 밸브 등에 의해 구현될 수 있다.

제어기(1006)를 참조하면, 도시된 구현예에서, 제어기(1006)는 사용자 인터페이스(1034), 통신 인터페이스(1036), 하나 이상의 프로세서(1038), 및 개시된 구현예를 포함한 다양한 기능을 수행하기 위해 하나 이상의 프로세서(1038)에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 메모리(1040)를 포함한다. 사용자 인터페이스(1034), 통신 인터페이스(1036), 및 메모리(1040)는 하나 이상의 프로세서(1038)에 전기적으로 그리고/또는 통신가능하게 결합된다.

일 구현예에서, 사용자 인터페이스(1034)는 사용자로부터 입력을 수신하고, 시스템(1000)의 동작 및/또는 행해지는 분석과 연관된 정보를 사용자에게 제공한다. 사용자 인터페이스(1034)는 터치 스크린, 디스플레이, 키보드, 스피커(들), 마우스, 트랙 볼, 및/또는 음성 인식 시스템을 포함할 수 있다. 터치 스크린 및/또는 디스플레이는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 표시할 수 있다.

일 구현예에서, 통신 인터페이스(1036)는 네트워크(들)를 통해 시스템(1000)과 원격 시스템(예컨대, 컴퓨터)(들) 사이의 통신을 가능하게 한다. 네트워크(들)는 인트라넷, 근거리 통신망(local-area network, LAN), 광역 통신망(wide-area network, WAN), 인트라넷 등을 포함할 수 있다. 원격 시스템에 제공되는 통신들 중 일부는, 예컨대 시스템(1000)에 의해 생성되거나 달리 획득되는, 분석 결과, 이미징 데이터 등과 연관될 수 있다. 시스템(1000)에 제공되는 통신들 중 일부는 유체 분석 동작, 환자 기록, 및/또는 시스템(1000)에 의해 실행될 프로토콜(들)과 연관될 수 있다.

하나 이상의 프로세서(1038) 및/또는 시스템(1000)은 프로세서-기반 시스템(들) 또는 마이크로프로세서-기반 시스템(들) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 프로세서(1038) 및/또는 시스템(1000)은 축소-명령어 세트 컴퓨터(reduced-instruction set computer, RISC)(들), 주문형 집적 회로(ASIC)(들), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이(FPGA)(들), 필드 프로그래밍가능 로직 디바이스(FPLD)(들), 로직 회로(들), 및/또는 본 명세서에 설명된 것들을 포함한 다양한 기능을 실행하는 다른 로직-기반 디바이스를 포함한다.

메모리(1040)는 하드 디스크 드라이브, 플래시 메모리, 판독 전용 메모리(ROM), 소거가능 프로그래밍가능 판독 전용 메모리(EPROM), 전기적으로 소거가능한 프로그래밍가능 판독 전용 메모리(EEPROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 비휘발성 RAM(NVRAM) 메모리, 콤팩트 디스크(CD), 디지털 다용도 디스크(DVD), 캐시, 및/또는 임의의 지속시간 동안(예컨대, 영구적으로, 일시적으로, 장기간 동안, 버퍼링 동안, 캐싱 동안) 정보가 저장되는 임의의 다른 저장 디바이스 또는 저장 디스크 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

도 22는 하나 이상의 관심 샘플을 분석하기 위해 장치, 특히 광학 이미저에 의해 구현될 수 있는 예시적인 프로세스(1200)의 흐름도를 예시한다. 샘플은 단일 가닥 DNA(sstDNA)를 형성하도록 선형화된 DNA 클러스터와 같은 하나 이상의 DNA 클러스터를 포함할 수 있다. 블록(1202)에서, 장치는 입력 빔을 수광하고, 프론트-엔드 시준기를 사용하여 시준된 출력 빔을 생성한다. 블록(1204)에서, 시준된 빔의 출력은 시준된 빔을 원역장에서 실질적으로 직사각형인 단면을 갖는 형상화된 전파 빔으로 시준된 빔을 포매팅하는 빔 형상화 그룹에 제공된다. 예를 들어, 빔 형상화 그룹은 각각이 원통형 마이크로렌즈들의 어레이인 2개의 상이한 요소로 형성된 이미징 통합기일 수 있다. 블록(1206)에서, 형상화된 전파 빔은 광학 릴레이 스테이지에 제공되고, 광학 릴레이 스테이지는 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 대물렌즈 동공으로 내놓으며, 여기서 블록(1208)에서, 형상화된 전파 빔은 집속 대물렌즈 스테이지의 초점면에서 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔으로 변환된다. 광학 릴레이 스테이지는 대안적으로 생략될 수 있다. 블록(1210)에서, 장치는 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 사용하여 제1 위치에서 샘플을 광학적으로 프로빙한다. 또한, 선택적으로, 블록(1212)에서, 제1 위치와 상이한 제2 위치에서 샘플을 광학적으로 프로빙하기 위해 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔의 샘플링 위치를 조절하기 위해 광학 보상이 수행된다. 블록(1212)의 프로세스는, 샘플이 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔으로 적어도 1회 광학적으로 프로빙된 상태로 프로세스(1200)가 종료되기 전에, 상이한 위치들에서, 상이한 위치들에 걸쳐 연속적으로, 또는 하나의 위치에서 다수 회 형성될 수 있다. 블록(1212)은 광학 보상기를 광학 릴레이 스테이지 내로, 또는 그러한 스테이지의 이전 또는 이후에 도입하는 것을 포함한, 임의의 개수의 본 발명의 보상 기술들을 사용하여 구현될 수 있다. 보상은 광학 릴레이 스테이지의 렌즈 그룹의 위치를 변경함으로써 달성될 수 있다.

다른 프로세스는 제1 파장 범위에 걸친 제1 빔 및 제1 파장 범위와 상이한 제2 파장 범위에 걸친 제2 빔을 갖는 입력 빔에 의해 시작된다. 입력 빔은 추가적으로 또는 대안적으로 2-입력 빔 소스를 사용하여 생성될 수 있다. 시준기는 광섬유 빔 소스로부터 입력 빔을 수광하고, 시준기는 입력 빔으로부터 실질적으로 시준된 빔을 생성한다. 실질적으로 시준된 빔은 하나 이상의 광학 요소를 포함하는 빔 형상화 그룹에서 시준기로부터 수광되고, 실질적으로 시준된 빔은 빔 형상화 그룹에 의해 원역장에서 실질적으로 직사각형인 단면을 갖는 형상화된 전파 빔으로 포매팅되며, 형상화된 전파 빔은 대물렌즈 동공을 포함하는 집속 대물렌즈 스테이지에서 수광된다. 형상화된 전파 빔은 집속 대물렌즈 스테이지의 초점면에서 또는 그 부근에서 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔으로 변환되고, 샘플은 집속 대물렌즈 스테이지를 사용하여 광학적으로 프로빙된다.

장치는, 광섬유 빔 소스로부터 입력 빔을 수광하고 실질적으로 시준된 빔을 생성하도록 위치된 입력 단부에서의 시준기; 하나 이상의 광학 요소를 포함하고, 시준기로부터 실질적으로 시준된 빔을 수광하고 실질적으로 시준된 빔을 원역장에서 실질적으로 직사각형인 단면을 갖는 형상화된 전파 빔으로 포매팅하도록 위치된 빔 형상화 그룹; 및 형상화된 전파 빔을 수광하기 위한 대물렌즈 동공을 포함하는 집속 대물렌즈 스테이지로서, 샘플을 광학적으로 프로빙하기 위하여, 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 초점면에서 또는 그 부근에서 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔으로 변환하도록 위치된, 상기 집속 대물렌즈 스테이지를 포함한다.

일례에서, 장치는 빔 형상화 그룹으로부터의 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 대물렌즈 동공 상으로 이미징하기 위하여 빔 형상화 그룹과 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 위치된 광학 릴레이 스테이지를 더 포함한다.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 광학 릴레이 스테이지는 빔 형상화 그룹으로부터 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치된 입력 렌즈 스테이지, 및 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 대물렌즈 동공으로 내놓도록 위치된 출력 렌즈 스테이지를 포함하는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 입력 렌즈 스테이지 및 출력 렌즈 스테이지는 광학 릴레이 스테이지 내에 중간 이미지 평면을 한정하는 집속 요소 쌍을 형성하는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 광학 릴레이 스테이지는 중간 이미지 평면에서 빔 영향 요소를 갖는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 빔 영향 요소는 광학 마스크인, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 빔 영향 요소는 디스펙클링 요소인, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 입력 렌즈 스테이지 및 출력 렌즈 스테이지 중 적어도 하나의 위치는 조절가능한, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 장치는 광학 릴레이 스테이지의 이전에 위치된 파월 렌즈를 더 포함하는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 장치는 광학 릴레이 스테이지의 이전에 위치된 라인만 렌즈를 더 포함하는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 광학 릴레이 스테이지는 무한 초점식인, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 광학 릴레이 스테이지는 고정 배율 릴레이인, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 광학 릴레이 스테이지는 가변 배율 릴레이인, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 빔 형상화 그룹은 통합기인, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 통합기는 직렬로 위치된 원통형 마이크로렌즈들의 2개의 어레이로 형성된 이미징 통합기인, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 마이크로렌즈들은 원통형 렌즈들인, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 마이크로렌즈들 각각은 x-방향 및 y-방향을 따라 상이한 초점 길이들을 갖는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 통합기는 마이크로렌즈들의 하나의 어레이로 형성된 비-이미징 통합기인, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 빔 형상화 그룹은 일체형 회절 특징부들을 포함하는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 빔 형상화 그룹은 일체형 확산기 특징부들을 포함하는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 통합기는 마이크로렌즈들로 형성된 이미징 통합기이고, 마이크로렌즈들은 원통형 렌즈들인, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 원통형 렌즈들은 마이크로렌즈들의 직교 방향이 아니라 마이크로렌즈들의 하나의 축방향으로 발산을 부여하도록 구성되는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 빔 형상화 그룹은 회절 광학 요소를 포함하는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 빔 형상화 그룹은 굴절 광학 요소, 굴절 광학 요소와 회절 광학 요소의 조합, 또는 일체형 회절 또는 확산 특징부들을 갖는 굴절 광학 요소를 포함하는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 빔 형상화 그룹은 시준된 빔을 8:1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 원역장에서 균일한 조명을 갖는 형상화된 전파 빔으로 변환하는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 빔 형상화 그룹은 시준된 빔을 10:1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 원역장에서 균일한 조명을 갖는 형상화된 전파 빔으로 변환하는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 빔 형상화 그룹은 시준된 빔을 24:1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 원역장에서 균일한 조명을 갖는 형상화된 전파 빔으로 변환하는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 빔 형상화 그룹은 시준된 빔을 TD 라인 센서의 프로파일과 부합하는 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 원역장에서 균일한 조명을 갖는 형상화된 전파 빔으로 변환하는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 장치는 광섬유 빔 소스를 더 포함하는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 광섬유 빔 소스는 제1 파장 범위에 걸친 제1 빔을 갖고 제1 파장 범위와 상이한 제2 파장 범위에 걸친 제2 빔을 갖는 입력 빔을 생성하는 2-입력 빔 소스인, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 광섬유 빔 소스는 제1 빔 및 제2 빔 중 하나에 각각 대응하는 2개의 전용 입력 광섬유들을 포함하는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 2개의 전용 입력 광섬유들의 출력 단부들은 고정된 간격으로 그리고 광섬유 코어들 및 시준기 축을 중심으로 하는 회전을 가지고 시준기에 제공되는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 각각의 입력 광섬유는 출사면에서 실질적으로 직사각형 단면을 갖는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 광섬유 빔 소스는 광 파이프인, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 장치는, 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치되고, 2개의 보상 위치들인, 집속 대물렌즈 스테이지가 샘플의 상부 표면을 프로빙하기 위한 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것이도록 하는 제1 보상 위치 및 집속 대물렌즈 스테이지가 샘플의 저부 표면을 프로빙하기 위한 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것이도록 하는 제2 보상 위치를 갖는 광학 보상기를 포함하는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 광학 보상기는 제1 보상 위치와 제2 보상 위치 사이에서 전기-기계적으로 제어가능한, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 광학 보상기는 제1 보상 위치와 제2 보상 위치 사이에서 전기적으로 제어가능한, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 광학 보상기는 빔 형상화 그룹과 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 삽입가능한, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 장치는 빔 형상화 그룹과 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 위치된 광학 릴레이 스테이지를 포함하고, 광학 릴레이 스테이지는 빔 형상화 그룹으로부터 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치된 입력 렌즈 스테이지, 및 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 대물렌즈 동공으로 내놓도록 위치된 출력 렌즈 스테이지를 포함하며, 광학 보상기는 광학 릴레이 스테이지 내에 위치되는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 광학 보상기는 광학 보상에 영향을 미치기 위해 제1 광학 상태로부터 제2 광학 상태로 절환시키도록 전기적으로 제어가능한 광학 요소인, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 장치는 빔 형상화 그룹과 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 위치된 광학 릴레이 스테이지를 포함하고, 광학 릴레이 스테이지는 빔 형상화 그룹으로부터 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치된 입력 렌즈 스테이지, 및 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 대물렌즈 동공으로 내놓도록 위치된 출력 렌즈 스테이지를 포함하며, 광학 보상기는 광학 릴레이 스테이지 이전에 위치되는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 장치는 빔 형상화 그룹과 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 위치된 광학 릴레이 스테이지를 포함하고, 광학 릴레이 스테이지는 빔 형상화 그룹으로부터 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치된 입력 렌즈 스테이지, 및 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 대물렌즈 동공으로 내놓도록 위치된 출력 렌즈 스테이지를 포함하며, 광학 보상기는 광학 릴레이 스테이지 이후에 위치되는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 장치는 광학 보상기; 및 (i) 형상화된 전파 빔을 수광하기 위해 그리고 샘플의 상부 표면 또는 하부 표면 중 하나를 프로빙하도록 형상화된 전파 빔 경로에 영향을 미치기 위해 광학 보상기를 빔 경로 내로 제어가능하게 삽입하고, (ii) 샘플의 하부 표면 또는 상부 표면 중 다른 하나를 프로빙하도록 형상화된 전파 빔 경로에 영향을 미치기 위해 빔 경로로부터 광학 보상기를 제어가능하게 제거하도록 광학 보상기에 결합되는 포지셔너를 포함하는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 광학 보상기는 굴절 재료의 평면-평행 플레이트인, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 광학 보상기는 렌즈인, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 광학 보상기는 빔 경로에서 광학 릴레이 스테이지 이전에 삽입되는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 광학 보상기는 빔 경로에서 광학 릴레이 스테이지 내에 삽입되는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 광학 보상기는 빔에서 광학 릴레이 스테이지 이후에 삽입되는, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 장치는 빔 형상화 그룹과 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 위치된 광학 릴레이 스테이지를 포함하고, 광학 릴레이 스테이지는 빔 형상화 그룹으로부터 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치된 입력 렌즈 스테이지, 및 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 대물렌즈 동공으로 내놓도록 위치된 출력 렌즈 스테이지를 포함하며, 입력 렌즈 스테이지는 집속 대물렌즈 스테이지가 샘플의 상부 표면을 프로빙하기 위한 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것이도록 하는 제1 위치와 집속 대물렌즈 스테이지가 샘플의 저부 표면을 프로빙하기 위한 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것이도록 하는 제2 위치 사이에서 이동가능한, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 장치는 빔 형상화 그룹과 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 위치된 광학 릴레이 스테이지를 포함하고, 광학 릴레이 스테이지는 빔 형상화 그룹으로부터 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치된 입력 렌즈 스테이지, 및 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 대물렌즈 동공으로 내놓도록 위치된 출력 렌즈 스테이지를 포함하며, 출력 렌즈 스테이지는 집속 대물렌즈 스테이지가 샘플의 상부 표면을 프로빙하기 위한 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것이도록 하는 제1 위치와 집속 대물렌즈 스테이지가 샘플의 저부 표면을 프로빙하기 위한 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것이도록 하는 제2 위치 사이에서 이동가능한, 장치.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 장치로서, 장치는 광섬유 빔 소스를 포함하고, 장치는 샘플의 상부 표면을 프로빙하기 위한 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하도록 시준기와 광섬유 빔 소스 사이에 제1 간격 거리를 갖고, 샘플의 저부 표면을 프로빙하기 위한 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하도록 시준기와 광섬유 빔 소스 사이에 제2 간격 거리를 갖는, 장치.

샘플을 광학적으로 프로빙하는 방법으로서, 입력 빔으로부터 시준된 빔을 생성하는 단계; 빔 형상화 그룹을 사용하여, 시준된 빔을 원역장에서 실질적으로 직사각형인 단면을 갖는 형상화된 전파 빔으로 포매팅하는 단계; 형상화된 전파 빔을, 집속 대물렌즈 스테이지의 대물렌즈 동공에서 형상화된 전파 빔을 내놓는 광학 릴레이 스테이지에 제공하는 단계; 집속 대물렌즈 스테이지를 사용하여, 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 초점면에서 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔으로 변환하는 단계; 초점면에 대한 제1 위치에서 샘플을 프로빙하는 단계; 및 집속 대물렌즈 스테이지가 형상화된 전파 빔을 초점면에 대한 제2 위치에서 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔으로 변환하고 제2 위치에서 샘플을 프로빙하도록 광학 릴레이 스테이지의 광학 보상에 영향을 미치는 단계를 포함하는, 방법.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 방법으로서, 광학 릴레이 스테이지의 광학 보상에 영향을 미치는 단계는 광학 릴레이 스테이지 내의 영향 요소의 위치 또는 광학 특성을 조절하는 단계를 포함하는, 방법.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 방법으로서, 광학 릴레이 스테이지의 광학 보상에 영향을 미치는 단계는 광학 릴레이 스테이지의 입력 렌즈 스테이지의 위치 또는 광학 릴레이 스테이지의 출력 렌즈 스테이지의 위치를 조절하는 단계를 포함하는, 방법.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 방법으로서, 빔 형상화 그룹은 원통형 마이크로렌즈들의 2개의 어레이들을 포함하는, 방법.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 방법으로서, 빔 형상화 그룹은 회절 광학 요소를 포함하는, 방법.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 방법으로서, 빔 형상화 그룹은 굴절 광학 요소, 굴절 광학 요소와 회절 광학 요소의 조합, 또는 일체형 회절 특징부들을 갖는 굴절 광학 요소를 포함하는, 방법.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 방법으로서, 빔 형상화 그룹은 시준된 빔을 8:1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 원역장에서 균일한 조명을 갖는 형상화된 전파 빔으로 변환하는, 방법.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 방법으로서, 빔 형상화 그룹은 시준된 빔을 10:1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 원역장에서 균일한 조명을 갖는 형상화된 전파 빔으로 변환하는, 방법.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 방법,

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 방법으로서, 빔 형상화 그룹은 시준된 빔을 24:1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 원역장에서 균일한 조명을 갖는 형상화된 전파 빔으로 변환하는, 방법.

방법으로서, 시준기에서, 광섬유 빔 소스로부터 입력 빔을 수광하는 단계; 시준기에 의해, 입력 빔으로부터 실질적으로 시준된 빔을 생성하는 단계; 하나 이상의 광학 요소를 포함하는 빔 형상화 그룹에서 시준기로부터의 실질적으로 시준된 빔을 수광하는 단계; 빔 형상화 그룹에 의해, 실질적으로 시준된 빔을 원역장에서 실질적으로 직사각형인 단면을 갖는 형상화된 전파 빔으로 포매팅하는 단계; 및 대물렌즈 동공을 포함하는 집속 대물렌즈 스테이지에서 형상화된 전파 빔을 수광하는 단계; 형상화된 전파 빔을 집속 대물렌즈 스테이지의 초점면에서 또는 그 부근에서 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔으로 변환하는 단계; 및 집속 대물렌즈 스테이지를 사용하여 샘플을 광학적으로 프로빙하는 단계를 포함하는, 방법.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 방법으로서, 제1 파장 범위에 걸친 제1 빔을 갖고 제1 파장 범위와 상이한 제2 파장 범위에 걸친 제2 빔을 갖는 입력 빔을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 방법으로서, 2-입력 빔 소스를 사용하여 입력 빔을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 방법으로서, 광섬유 빔 소스는 제1 빔 및 제2 빔 중 하나에 각각 대응하는 2개의 전용 입력 광섬유들을 포함하는, 방법.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 방법으로서, 2개의 전용 입력 광섬유들의 출력 단부들은 고정된 간격으로 그리고 광섬유 코어들 및 시준기 축을 중심으로 하는 회전을 가지고 시준기에 제공되는, 방법.

전술한 예들 중 임의의 하나 이상의 예 및/또는 아래에 개시되는 예들 중 임의의 하나 이상의 예의 방법으로서, 빔 형상화 그룹은 마이크로렌즈들의 2개의 어레이들을 포함하는, 방법.

전술한 설명은 당업자가 본 명세서에서 설명되는 다양한 구성을 실시할 수 있도록 제공된다. 본 기술이 다양한 도면 및 구성을 참조하여 특별히 설명되었지만, 이는 단지 예시 목적을 위한 것이며, 본 기술의 범주를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다는 것을 이해해야 한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단수 형태로 언급되고 단어 "a" 또는 "an"에 뒤따르는 요소 또는 단계는 복수의 상기 요소들 또는 단계들을 배제하지 않는 것으로(그러한 배제가 명시적으로 언급되지 않는 한) 이해되어야 한다. 추가로, "일 구현예"에 대한 언급은 언급된 특징들을 또한 포함하는 추가 구현예들의 존재를 배제하는 것으로 해석되도록 의도되지 않는다. 더욱이, 명시적으로 반대로 언급되지 않는 한, 특정 특성을 갖는 요소 또는 복수의 요소들을 "포함하는", "구비하는", 또는 "갖는" 구현예는 그 특성을 갖든 그렇지 않든 간에 추가의 요소들을 포함할 수 있다. 게다가, 용어 "구비하는", "포함하는", "갖는" 등은 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용된다.

본 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어 "실질적으로", "대략", 및 "약"은, 예를 들어 처리에 있어서의 변동으로 인한 작은 변동을 기재하고 설명하는 데 사용된다. 예를 들어, 이들은 ±5% 이하, 예컨대 ±2% 이하, 예컨대 ±1% 이하, 예컨대 ±0.5% 이하, 예컨대 ±0.2% 이하, 예컨대 ±0.1% 이하, 예컨대 ±0.05% 이하를 지칭할 수 있다.

본 기술을 구현하기 위한 다른 많은 방식들이 있을 수 있다. 본 명세서에 설명된 다양한 기능들 및 요소들은 본 기술의 범주를 벗어남이 없이 도시된 것과 상이하게 분할될 수 있다. 이러한 구현예들에 대한 다양한 수정이 당업자에게 용이하게 명백할 수 있고, 본 명세서에서 정의된 일반적인 원리는 다른 구현예에 적용될 수 있다. 따라서, 본 기술의 범주로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 본 기술에 대한 많은 변경 및 수정이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상이한 수의 주어진 모듈 또는 유닛이 사용될 수 있거나, 상이한 유형 또는 유형들의 주어진 모듈 또는 유닛이 사용될 수 있거나, 주어진 모듈 또는 유닛이 추가될 수 있거나, 주어진 모듈 또는 유닛이 생략될 수 있다.

밑줄친 그리고/또는 기울임꼴의 제목 및 부제목은 편의를 위해서만 사용되며, 본 기술을 제한하지 않으며, 본 기술의 설명의 해석과 관련하여 언급되지 않는다. 당업자에게 알려지거나 이후에 알려지게 되는 본 개시 전반에 걸쳐 설명된 다양한 구현예들의 요소들에 대한 모든 구조적 및 기능적 등가물은 본 명세서에 명백히 참고로 포함되며, 본 기술에 의해 포괄되도록 의도된다. 더욱이, 본 명세서에 개시된 어떠한 것도 그러한 개시가 상기 설명에서 명시적으로 언급되어 있는지 여부와 관계없이 공중에 기부되도록 의도되지 않는다.

하기에 더 상세히 논의되는 전술한 개념들 및 추가의 개념들의 모든 조합은 (그러한 개념들이 상호 불일치하지 않는다면) 본 명세서에 개시된 요지의 일부인 것으로 고려됨이 이해되어야 한다. 특히, 본 명세서의 끝부분에 나타나는 청구된 요지의 모든 조합은 본 명세서에 개시된 요지의 일부인 것으로 고려된다.

Claims

장치로서,
광섬유 빔 소스(fiber beam source)로부터 입력 빔을 수광하고 실질적으로 시준된 빔을 생성하도록 위치된 입력 단부에서의 시준기(collimator);
하나 이상의 광학 요소를 포함하고, 상기 시준기로부터 상기 실질적으로 시준된 빔을 수광하고 상기 실질적으로 시준된 빔을 원역장(far field)에서 실질적으로 직사각형인 단면을 갖는 형상화된 전파 빔(shaped propagation beam)으로 포매팅하도록(format) 위치된 빔 형상화 그룹; 및
상기 형상화된 전파 빔을 수광하기 위한 대물렌즈 동공(objective pupil)을 포함하는 집속 대물렌즈 스테이지(focusing objective stage)로서, 샘플을 광학적으로 프로빙(probing)하기 위하여, 상기 형상화된 전파 빔을 상기 집속 대물렌즈 스테이지의 초점면에서 또는 그 부근에서 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔으로 변환하도록 위치된, 상기 집속 대물렌즈 스테이지
를 포함하는, 장치.
제1항에 있어서,
상기 빔 형상화 그룹으로부터의 상기 형상화된 전파 빔을 상기 집속 대물렌즈 스테이지의 상기 대물렌즈 동공 상으로 또는 그 부근에 이미징하기 위하여 상기 빔 형상화 그룹과 상기 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 위치된 광학 릴레이 스테이지를 더 포함하는, 장치.
제2항에 있어서, 상기 광학 릴레이 스테이지는 상기 빔 형상화 그룹으로부터 상기 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치된 입력 렌즈 스테이지, 및 상기 형상화된 전파 빔을 상기 집속 대물렌즈 스테이지의 상기 대물렌즈 동공으로 내놓도록 위치된 출력 렌즈 스테이지를 포함하는, 장치.
제3항에 있어서, 상기 입력 렌즈 스테이지 및 상기 출력 렌즈 스테이지는 상기 광학 릴레이 스테이지 내에 중간 이미지 평면을 한정하는 집속 요소 쌍을 형성하는, 장치.
제4항에 있어서, 상기 광학 릴레이 스테이지는 상기 중간 이미지 평면에서 빔 영향 요소를 갖는, 장치.
제5항에 있어서, 상기 빔 영향 요소는 광학 마스크인, 장치.
제5항에 있어서, 상기 빔 영향 요소는 디스펙클링(despeckling) 요소인, 장치.
제3항에 있어서, 상기 입력 렌즈 스테이지 및 상기 출력 렌즈 스테이지 중 적어도 하나의 위치는 조절가능한, 장치.
제2항에 있어서, 상기 광학 릴레이 스테이지의 이전에 위치된 파월(Powell) 렌즈를 더 포함하는, 장치.
제2항에 있어서, 상기 광학 릴레이 스테이지의 이전에 위치된 라인만(Lineman) 렌즈를 더 포함하는, 장치.
제2항에 있어서, 상기 광학 릴레이 스테이지는 무한 초점식(afocal)인, 장치.
제2항에 있어서, 상기 광학 릴레이 스테이지는 고정 배율 릴레이인, 장치.
제2항에 있어서, 상기 광학 릴레이 스테이지는 가변 배율 릴레이인, 장치.
제1항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 통합기(integrator)인, 장치.
제14항에 있어서, 상기 통합기는 직렬로 위치된 마이크로렌즈들의 2개의 어레이들로 형성된 이미징 통합기인, 장치.
제15항에 있어서, 상기 마이크로렌즈들은 원통형 렌즈들인, 장치.
제15항에 있어서, 상기 마이크로렌즈들 각각은 x-방향 및 y-방향을 따라 상이한 초점 길이들을 갖는, 장치.
제14항에 있어서, 상기 통합기는 마이크로렌즈들의 하나의 어레이로 형성된 비-이미징 통합기인, 장치.
제18항에 있어서, 상기 마이크로렌즈들은 원통형 렌즈들인, 장치.
제18항에 있어서, 상기 마이크로렌즈들 각각은 x-방향 및 y-방향을 따라 상이한 초점 길이들을 갖는, 장치.
제14항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 일체형 회절 특징부들을 포함하는, 장치.
제14항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 일체형 확산기 특징부들을 포함하는, 장치.
제22항에 있어서, 상기 통합기는 마이크로렌즈들로 형성된 이미징 통합기이고, 상기 마이크로렌즈들은 원통형 렌즈들인, 장치.
제23항에 있어서, 상기 원통형 렌즈들은 상기 마이크로렌즈들의 직교 방향이 아니라 상기 마이크로렌즈들의 하나의 축방향으로 발산(divergence)을 부여하도록 구성되는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 회절 광학 요소를 포함하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 굴절 광학 요소, 굴절 광학 요소와 회절 광학 요소의 조합, 또는 일체형 회절 또는 확산 특징부들을 갖는 굴절 광학 요소를 포함하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 상기 시준된 빔을 8:1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 상기 원역장에서 균일한 조명을 갖는 상기 형상화된 전파 빔으로 변환하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 상기 시준된 빔을 약 10:1 내지 약 20:1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 상기 원역장에서 균일한 조명을 갖는 상기 형상화된 전파 빔으로 변환하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 상기 시준된 빔을 24:1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 상기 원역장에서 균일한 조명을 갖는 상기 형상화된 전파 빔으로 변환하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 상기 시준된 빔을 TDI(Time Delay and Integration) 라인 센서의 프로파일과 부합하는 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 상기 원역장에서 균일한 조명을 갖는 상기 형상화된 전파 빔으로 변환하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 광섬유 빔 소스를 더 포함하는, 장치.
제31항에 있어서, 상기 광섬유 빔 소스는 제1 파장 범위에 걸친 제1 빔을 갖고 상기 제1 파장 범위와 상이한 제2 파장 범위에 걸친 제2 빔을 갖는 상기 입력 빔을 생성하는 2-입력 빔 소스인, 장치.
제32항에 있어서, 상기 광섬유 빔 소스는 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔 중 하나에 각각 대응하는 2개의 전용 입력 광섬유들을 포함하는, 장치.
제33항에 있어서, 상기 2개의 전용 입력 광섬유들의 출력 단부들은 고정된 간격으로 그리고 광섬유 코어들 및 시준기 축을 중심으로 하는 회전을 가지고 상기 시준기에 제공되는, 장치.
제31항, 제32항 또는 제33항에 있어서, 각각의 입력 광섬유는 출사면에서 실질적으로 직사각형인 단면을 갖는, 장치.
제31항에 있어서, 상기 광섬유 빔 소스는 광 파이프인, 장치.
제1항에 있어서, 상기 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치되고, 2개의 보상 위치들인, 상기 집속 대물렌즈 스테이지가 상기 샘플의 상부 표면을 프로빙하기 위한 상기 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것이도록 하는 제1 보상 위치 및 상기 집속 대물렌즈 스테이지가 상기 샘플의 저부 표면을 프로빙하기 위한 상기 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것이도록 하는 제2 보상 위치를 갖는 광학 보상기(compensator)를 더 포함하는, 장치.
제36항에 있어서, 상기 광학 보상기는 상기 제1 보상 위치와 상기 제2 보상 위치 사이에서 전기-기계적으로 제어가능한, 장치.
제36항에 있어서, 상기 광학 보상기는 상기 제1 보상 위치와 상기 제2 보상 위치 사이에서 전기적으로 제어가능한, 장치.
제36항에 있어서, 상기 광학 보상기는 상기 빔 형상화 그룹과 상기 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 삽입가능한, 장치.
제36항에 있어서,
상기 빔 형상화 그룹과 상기 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 위치된 광학 릴레이 스테이지를 더 포함하고, 상기 광학 릴레이 스테이지는 상기 빔 형상화 그룹으로부터 상기 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치된 입력 렌즈 스테이지, 및 상기 형상화된 전파 빔을 상기 집속 대물렌즈 스테이지의 상기 대물렌즈 동공으로 내놓도록 위치된 출력 렌즈 스테이지를 포함하며,
상기 광학 보상기는 상기 광학 릴레이 스테이지 내에 위치되는, 장치.
제36항에 있어서, 상기 광학 보상기는 광학 보상에 영향을 미치기 위해 제1 광학 상태로부터 제2 광학 상태로 절환시키도록 전기적으로 제어가능한 광학 요소인, 장치.
제36항에 있어서,
상기 빔 형상화 그룹과 상기 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 위치된 광학 릴레이 스테이지를 더 포함하고, 상기 광학 릴레이 스테이지는 상기 빔 형상화 그룹으로부터 상기 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치된 입력 렌즈 스테이지, 및 상기 형상화된 전파 빔을 상기 집속 대물렌즈 스테이지의 상기 대물렌즈 동공으로 내놓도록 위치된 출력 렌즈 스테이지를 포함하며,
상기 광학 보상기는 상기 광학 릴레이 스테이지 이전에 위치되는, 장치.
제36항에 있어서,
상기 빔 형상화 그룹과 상기 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 위치된 광학 릴레이 스테이지를 더 포함하고, 상기 광학 릴레이 스테이지는 상기 빔 형상화 그룹으로부터 상기 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치된 입력 렌즈 스테이지, 및 상기 형상화된 전파 빔을 상기 집속 대물렌즈 스테이지의 상기 대물렌즈 동공으로 내놓도록 위치된 출력 렌즈 스테이지를 포함하며,
상기 광학 보상기는 상기 광학 릴레이 스테이지 이후에 위치되는, 장치.
제1항에 있어서,
광학 보상기; 및
(i) 상기 형상화된 전파 빔을 수광하기 위해 그리고 상기 샘플의 상부 표면 또는 하부 표면 중 하나를 프로빙하도록 상기 형상화된 전파 빔 경로에 영향을 미치기 위해 상기 광학 보상기를 빔 경로 내로 제어가능하게 삽입하고, (ii) 상기 샘플의 상기 하부 표면 또는 상기 상부 표면 중 다른 하나를 프로빙하도록 상기 형상화된 전파 빔 경로에 영향을 미치기 위해 상기 빔 경로로부터 상기 광학 보상기를 제어가능하게 제거하도록 상기 광학 보상기에 결합되는 포지셔너(positioner)
를 더 포함하는, 장치.
제44항에 있어서, 상기 광학 보상기는 굴절 재료의 평면-평행 플레이트인, 장치.
제44항에 있어서, 상기 광학 보상기는 렌즈인, 장치.
제45항 또는 제46항에 있어서, 상기 광학 보상기는 상기 빔 경로에서 광학 릴레이 스테이지 이전에 삽입되는, 장치.
제45항 또는 제46항에 있어서, 상기 광학 보상기는 상기 빔 경로에서 광학 릴레이 스테이지 내에 삽입되는, 장치.
제45항 또는 제46항에 있어서, 상기 광학 보상기는 상기 빔에서 광학 릴레이 스테이지 이후에 삽입되는, 장치.
제1항에 있어서,
상기 빔 형상화 그룹과 상기 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 위치된 광학 릴레이 스테이지를 더 포함하고, 상기 광학 릴레이 스테이지는 상기 빔 형상화 그룹으로부터 상기 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치된 입력 렌즈 스테이지, 및 상기 형상화된 전파 빔을 상기 집속 대물렌즈 스테이지의 상기 대물렌즈 동공으로 내놓도록 위치된 출력 렌즈 스테이지를 포함하며,
상기 입력 렌즈 스테이지는 상기 집속 대물렌즈 스테이지가 상기 샘플의 상부 표면을 프로빙하기 위한 상기 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것이도록 하는 제1 위치와 상기 집속 대물렌즈 스테이지가 상기 샘플의 저부 표면을 프로빙하기 위한 상기 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것이도록 하는 제2 위치 사이에서 이동가능한, 장치.
제1항에 있어서,
상기 빔 형상화 그룹과 상기 집속 대물렌즈 스테이지 사이에 위치된 광학 릴레이 스테이지를 더 포함하고, 상기 광학 릴레이 스테이지는 상기 빔 형상화 그룹으로부터 상기 형상화된 전파 빔을 수광하도록 위치된 입력 렌즈 스테이지, 및 상기 형상화된 전파 빔을 상기 집속 대물렌즈 스테이지의 상기 대물렌즈 동공으로 내놓도록 위치된 출력 렌즈 스테이지를 포함하며,
상기 출력 렌즈 스테이지는 상기 집속 대물렌즈 스테이지가 상기 샘플의 상부 표면을 프로빙하기 위한 상기 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것이도록 하는 제1 위치와 상기 집속 대물렌즈 스테이지가 상기 샘플의 저부 표면을 프로빙하기 위한 상기 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하는 것이도록 하는 제2 위치 사이에서 이동가능한, 장치.
제1항에 있어서, 상기 광섬유 빔 소스를 더 포함하고, 상기 장치는 상기 샘플의 상부 표면을 프로빙하기 위한 상기 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하도록 상기 시준기와 상기 광섬유 빔 소스 사이에 제1 간격 거리를 갖고, 상기 샘플의 저부 표면을 프로빙하기 위한 상기 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔을 생성하도록 상기 시준기와 상기 광섬유 빔 소스 사이에 제2 간격 거리를 갖는, 장치.
샘플을 광학적으로 프로빙하는 방법으로서,
입력 빔으로부터 시준된 빔을 생성하는 단계;
빔 형상화 그룹을 사용하여, 상기 시준된 빔을 원역장에서 실질적으로 직사각형인 단면을 갖는 형상화된 전파 빔으로 포매팅하는 단계;
상기 형상화된 전파 빔을, 집속 대물렌즈 스테이지의 대물렌즈 동공에서 상기 형상화된 전파 빔을 내놓는 광학 릴레이 스테이지에 제공하는 단계;
상기 집속 대물렌즈 스테이지를 사용하여, 상기 형상화된 전파 빔을 상기 집속 대물렌즈 스테이지의 초점면에서 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔으로 변환하는 단계;
상기 초점면에 대한 제1 위치에서 상기 샘플을 프로빙하는 단계; 및
상기 집속 대물렌즈 스테이지가 상기 형상화된 전파 빔을 상기 초점면에 대한 제2 위치에서 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔으로 변환하고 상기 제2 위치에서 상기 샘플을 프로빙하도록 상기 광학 릴레이 스테이지의 광학 보상에 영향을 미치는 단계
를 포함하는, 방법.
제54항에 있어서, 상기 광학 릴레이 스테이지의 광학 보상에 영향을 미치는 단계는 상기 광학 릴레이 스테이지 내의 영향 요소의 위치 또는 광학 특성을 조절하는 단계를 포함하는, 방법.
제54항에 있어서, 상기 광학 릴레이 스테이지의 광학 보상에 영향을 미치는 단계는 상기 광학 릴레이 스테이지의 입력 렌즈 스테이지의 위치 또는 상기 광학 릴레이 스테이지의 출력 렌즈 스테이지의 위치를 조절하는 단계를 포함하는, 방법.
제54항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 마이크로렌즈들의 2개의 어레이들을 포함하는, 방법.
제54항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 회절 광학 요소를 포함하는, 방법.
제54항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 굴절 광학 요소, 굴절 광학 요소와 회절 광학 요소의 조합, 또는 일체형 회절 특징부들을 갖는 굴절 광학 요소를 포함하는, 방법.
제54항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 상기 시준된 빔을 8:1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 상기 원역장에서 균일한 조명을 갖는 상기 형상화된 전파 빔으로 변환하는, 방법.
제54항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 상기 시준된 빔을 약 10:1 내지 약 20:1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 상기 원역장에서 균일한 조명을 갖는 상기 형상화된 전파 빔으로 변환하는, 방법.
제54항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 상기 시준된 빔을 24:1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 상기 원역장에서 균일한 조명을 갖는 상기 형상화된 전파 빔으로 변환하는, 방법.
방법으로서,
시준기에서, 광섬유 빔 소스로부터 입력 빔을 수광하는 단계;
상기 시준기에 의해, 상기 입력 빔으로부터 실질적으로 시준된 빔을 생성하는 단계;
하나 이상의 광학 요소를 포함하는 빔 형상화 그룹에서 상기 시준기로부터의 상기 실질적으로 시준된 빔을 수광하는 단계;
상기 빔 형상화 그룹에 의해, 상기 실질적으로 시준된 빔을 원역장에서 실질적으로 직사각형인 단면을 갖는 형상화된 전파 빔으로 포매팅하는 단계;
대물렌즈 동공을 포함하는 집속 대물렌즈 스테이지에서 상기 형상화된 전파 빔을 수광하는 단계;
상기 형상화된 전파 빔을 상기 집속 대물렌즈 스테이지의 초점면에서 또는 그 부근에서 실질적으로 직사각형인 단면의 샘플링 빔으로 변환하는 단계; 및
상기 집속 대물렌즈 스테이지를 사용하여 샘플을 광학적으로 프로빙하는 단계
를 포함하는, 방법.
제63항에 있어서, 제1 파장 범위에 걸친 제1 빔 및 상기 제1 파장 범위를 갖고 상이한 제2 파장 범위에 걸친 제2 빔을 갖는 상기 입력 빔을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제63항 또는 제64항에 있어서, 2-입력 빔 소스를 사용하여 상기 입력 빔을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제65항에 있어서, 상기 광섬유 빔 소스는 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔 중 하나에 각각 대응하는 2개의 전용 입력 광섬유들을 포함하는, 방법.
제66항에 있어서, 상기 2개의 전용 입력 광섬유들의 출력 단부들은 고정된 간격으로 그리고 광섬유 코어들 및 시준기 축을 중심으로 하는 회전을 가지고 상기 시준기에 제공되는, 방법.
제63항에 있어서, 상기 광학 릴레이 스테이지의 광학 보상에 영향을 미치는 단계는 상기 광학 릴레이 스테이지 내의 영향 요소의 위치 또는 광학 특성을 조절하는 단계를 포함하는, 방법.
제63항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 마이크로렌즈들의 2개의 어레이들을 포함하는, 방법.
제63항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 회절 광학 요소를 포함하는, 방법.
제63항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 굴절 광학 요소, 굴절 광학 요소와 회절 광학 요소의 조합, 또는 일체형 회절 특징부들을 갖는 굴절 광학 요소를 포함하는, 방법.
제63항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 상기 시준된 빔을 8:1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 상기 원역장에서 균일한 조명을 갖는 상기 형상화된 전파 빔으로 변환하는, 방법.
제63항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 상기 시준된 빔을 10:1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 상기 원역장에서 균일한 조명을 갖는 상기 형상화된 전파 빔으로 변환하는, 방법.
제63항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 상기 시준된 빔을 24:1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 상기 원역장에서 균일한 조명을 갖는 상기 형상화된 전파 빔으로 변환하는, 방법.
제63항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 상기 시준된 빔을 약 10:1 내지 약 20:1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 상기 원역장에서 균일한 조명을 갖는 상기 형상화된 전파 빔으로 변환하는, 방법.
제63항에 있어서, 상기 빔 형상화 그룹은 상기 시준된 빔을 대략 1의 비를 갖는 직사각형에 걸쳐 상기 원역장에서 균일한 조명을 갖는 상기 형상화된 전파 빔으로 변환하는, 방법.