PT2531880T - Resumo - Google Patents

Description

Descrição

MÉTODOS DE FOCAGEM E SISTEMAS ÓTICOS E ASSEMBLAGENS USANDO

OS MESMOS

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

As formas de realização da presente invenção referem-se geralmente a sistemas óticos e assemblagens, e mais especificamente a métodos de focagem para sistemas óticos microscópicos e de assemblagens. WO 2008/032100 AI divulga um método de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 e um sistema ótico de acordo com o preâmbulo da reivindicação 9.

Uma ampla variedade de sistemas óticos microscópicos existe, que observa uma amostra de interesse, compreendendo substâncias químicas ou biológicas. Por exemplo, imagens de amostra podem ser configuradas para detetar a atividade que é indicativa de uma reação desejada (por exemplo, eventos ligados entre alvos e sondas). Tal atividade pode ser identificada através da deteção de emissões de luz (por exemplo, fluorescência ou quimioluminescência) de etiquetas que estão seletivamente ligadas aos alvos ou às sondas. A luz detetada é então analisada para determinar propriedades ou características das substâncias químicas ou biológicas. Outros sistemas óticos microscópicos existem, que são configurados para inspecionar um objeto para determinar certas características ou estruturas do objeto. Por exemplo, os sistemas óticos podem ser usados para inspecionar uma superfície de um chip semicondutor ou pastilha de silicone para determinar se existem quaisquer desvios ou defeitos num padrão na superfície. Outros sistemas óticos incluem perfilómetros que determinam perfis de superfície de um objeto.

Os sistemas óticos convencionais, tais como aqueles acima descritos, incluem, geralmente, um sistema de controlo de focagem que determina se o sistema ótico tem um grau de focagem aceitável no que diz respeito ao objeto. Por exemplo, alguns sistemas óticos convencionais usam um método de focagem que inclui a reflexão de um feixe de luz de referência fora de uma superfície do objeto e detetar o feixe de luz refletido com um detetor (por exemplo, detetor sensível à posição (DSP) ) . 0 feixe de luz refletido forma um ponto de feixe sobre uma superfície do detetor. Se o ponto de feixe estiver desviado por uma certa quantidade a partir de uma localização desejada na superfície ou se o ponto de feixe tem uma certa morfologia (por exemplo, tamanho, forma e/ou densidade) , o sistema de controlo de focagem pode determinar que o sistema ótico não está devidamente focado e pode ajustar o objeto ou os componentes óticos do sistema em conformidade.

No entanto, os sistemas de controlo de focagem dos tais sistemas óticos convencionais de controlo de focagem têm certas limitações. Os sistemas de controlo de focagem incluem diversos componentes óticos que afetam o percurso ótico do feixe de luz de referência, antes e depois do feixe de luz ser refletido pelo objeto. Se qualquer um destes componentes óticos é de alguma forma movido de uma posição pré-determinada durante o funcionamento do sistema ótico ou de alguma forma afetado adversamente, o ponto de feixe não irá fornecer informação precisa, com relação ao foco do sistema. Tais problemas podem não ser identificados até depois que um objeto seja digitalizado, exigindo assim, o uso de dados sub-standard ou possivelmente exigindo outra digitalização. Em alguns casos, a aquisição de uma outra digitalização pode não ser possível e uma amostra valiosa pode acabar sendo desperdiçada. Pode também ser necessário recalibrar os componentes óticos do sistema de controlo de focagem, o que pode levar algum tempo e custos substanciais para corrigir. Os dados sub-standard, a perda de amostras, ou o tempo perdido na obtenção de dados pode ser particularmente problemático em aplicações de diagnóstico ou de prognóstico em que as amostras são frequentemente escassas e os dados fornecem informação que é importante na determinação de um curso de tratamento para um paciente.

Em adição aos sistemas óticos convencionais acima referidos, podem usar algoritmos complexos de análise do ponto de feixe para analisar a localização, a forma e densidade do ponto do feixe. Tal análise pode ser cara e também sensível à configuração dos componentes óticos.

Consequentemente, existe uma necessidade para métodos de focagem e sistemas de controlo de focagem que reduz a sensibilidade do alinhamento dos componentes óticos. Além disso, há uma necessidade para sistemas de controlo de focagem que usam formas alternativas de análise do ponto de feixe. Há também uma necessidade geral para métodos de focagem melhorados e sistemas de controlo de focagem.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

De acordo com uma forma de realização, um método para controlar o foco de um sistema ótico, de acordo com a reivindicação 1, é fornecido.

Numa outra forma de realização, um sistema ótico, de acordo com a reivindicação 9, é fornecido.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 ilustra um diagrama de blocos de um sistema ótico formado em conformidade com uma forma de realização. A Figura 2 é uma vista em perspetiva de uma assemblagem ótica formada em conformidade com uma forma de realização que pode ser usada com o sistema ótico mostrado na Figura 1. A Figura 3 é uma vista em planta da assemblagem ótica mostrada na Figura 2. A Figura 4 ilustra os feixes de luz incidentes e refletidos quando a assemblagem ótica mostrada na Figura 2 está em foco em relação a um objeto. A Figura 5 ilustra pontos de feixe sobre uma superfície de detetor que são fornecidos pelos feixes de luz refletidos mostrados na Figura 4. A Figura 6 ilustra os feixes de luz incidentes e refletidos quando a assemblagem ótica mostrada na Figura 2 está abaixo do foco. A Figura 7 ilustra pontos de feixe sobre uma superfície de detetor que são fornecidos pelos feixes de luz refletidos mostrados na Figura 6. A Figura 8 ilustra feixes de luz incidentes e refletidos quando a assemblagem ótica mostrada na Figura 2 está acima do foco. A Figura 9 ilustra pontos de feixe sobre uma superfície de detetor que são fornecidos pelos feixes de luz refletidos mostrados na Figura 8. A Figura 10 ilustra formas de realização alternativas para a determinação a separação relativa entre os feixes de luz refletidos. A Figura 11 ilustra o reflexo dos feixes de luz refletidos, paralelos por dois componentes óticos em que um dos componentes óticos não está numa posição desejada. A Figura 12 ilustra pontos de feixe numa superfície de detetor, que são fornecidos pelos feixes de luz refletidos mostrados na Figura 1. A Figura 13 ilustra o reflexo dos feixes de luz refletidos, paralelos por dois componentes óticos em que um dos componentes óticos não está numa posição desejada. A Figura 14 ilustra pontos de feixe numa superfície de detetor que são fornecidos pelos feixes de luz refletidos mostrados na Figura 13. A Figura 15 é uma vista lateral de uma célula de fluxo que pode ser usada em várias formas de realização e ilustra o reflexo dos feixes de luz incidentes.

As Figuras 16A e 16B são diagramas esquemáticos de assemblagens óticas que podem ser formadas em conformidade com formas de realização alternativas. A Figura 17 é uma vista em perspetiva de uma assemblagem ótica formada em conformidade com uma outra forma de realização que pode ser usada com o sistema ótico mostrado na Figura 1. A Figura 18 é uma vista em planta da assemblagem ótica mostrada na Figura 17. A Figura 19 é uma vista lateral de um dispositivo de dobragem de feixe que pode ser usado de acordo com várias formas de realização.

As Figuras 20-22 ilustram um objeto a ser digitalizado por uma assemblagem ótica formada de acordo com várias formas de realização. A Figura 23 é uma vista em perspetiva de um gerador de imagens de amostra formado de acordo com uma forma de realização. A Figura 24 é um diagrama de blocos que ilustra um método para determinar um grau de focagem de um objeto com respeito a uma assemblagem ótica. A Figura 25 é um diagrama de blocos que ilustra um ciclo de controlo para controlar um grau de focagem de um sistema ótico com respeito a um objeto ou amostra. A Figura 26 é um diagrama de blocos que ilustra um método para determinar uma distância de trabalho entre um objeto e uma lente conjugada de uma assemblagem ótica. A Figura 27 é um diagrama de blocos que ilustra um ciclo de controlo para a caracterização de uma superfície do objeto. A Figura 28 é um diagrama de blocos que ilustra um método de operação de um sistema ótico de acordo com várias formas de realização.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

As formas de realização aqui descritas incluem sistemas óticos que podem ser usados para, pelo menos, uma de vista, imagem, e inspecionar diversos objetos. Em algumas formas de realização, os sistemas óticos incluem geradores de imagens de amostra que são usadas para amostras de imagem para análise química ou biológica. Por exemplo, um gerador de imagens de amostra pode ser configurado para realizar, pelo menos, uma imagem de fluorescência de reflexão interna total (FRIT), e imagem de epi-fluorescência. Em formas de realização particulares, o gerador de imagens de amostra é um scanning time-delay integration system (TDI). Em outras formas de realização, os sistemas óticos podem ser configurados para inspecionar superfícies de micro dispositivos, tais como chips semicondutores ou pastilhas de silicone, para determinar se as superfícies têm quaisquer desvios ou defeitos. Em outras formas de realização, os sistemas óticos incluem perfilómetros que são configurados para determinar um perfil de superfície ou a topografia de um objeto.

Em várias formas de realização, os sistemas óticos incluem uma lente conjugada que recebe um ou mais pares de feixes de luz incidentes paralelos. A lente conjugada pode dirigir os feixes de luz incidentes para uma região focal, onde os feixes de luz incidentes são refletidos por uma interface, ou superfície de um objeto que está na proximidade da região focal. A lente conjugada pode, em seguida, receber os feixes de luz refletidos. Se o objeto está em foco, os feixes de luz refletidos irão projetar-se paralelamente um ao outro a partir da lente conjugada. Se o objeto não é de focagem, os feixes de luz refletidos irão projetar-se da lente conjugada de uma forma não paralela.

Os sistemas óticos aqui descritos podem determinar um parâmetro de focagem ou perfil que é eficazmente baseado ou é, pelo menos, parcialmente determinado pela relação de projeção dos feixes de luz refletidos que saem da lente conjugada. 0 parâmetro de focagem ou perfil pode ser uma função de uma ou mais caracteristicas geométricas ou elementos de um feixe de luz refletido, tais como o comprimento do percurso ótico ou do ângulo de projeção a partir de um componente ótico. Além disso, o parâmetro pode ser uma função de uma relação entre os feixes de luz refletidos (o rácio das caracteristicas geométricas, a distância de separação entre os pontos de feixe, o espaçamento do caminho entre os feixes). Os parâmetros de focagem e de perfil podem ser indicativos de um grau de focagem do sistema ótico, uma distância de trabalho que separa a lente e o objeto, ou um perfil de superfície (por exemplo, altura) do objeto num ponto particular na superfície do objeto. A título de exemplo, à medida que os dois feixes de luz refletidos não-paralelos propagam-se ao longo de uma pista ótica, a distância que separa os feixes de luz refletidos aumenta ou diminui. Os sistemas aqui óticos descritos podem determinar uma separação relativa entre os feixes de luz refletidos. A separação relativa baseia-se ou é, pelo menos, parcialmente determinada pela relação de projeção dos feixes de luz refletidos. Por exemplo, os feixes de luz podem-se propagar paralelos um ao outro, mantendo assim a separação relativa, convergindo um para o outro reduzindo assim a separação relativa, ou divergente para longe um do outro, aumentando assim a separação relativa. A separação relativa pode ser determinada, por exemplo, como uma distância de separação que se prolonga entre pontos de feixe na superfície de um detetor. A separação em relativa também pode ser calculada através da deteção individual dos pontos de feixe com diferentes detetores. A separação relativa pode ser usada para determinar uma distância de trabalho que se estende entre a lente conjugada e o objeto que reflete os feixes de luz incidentes. A separação relativa também pode ser usada para determinar um grau de focagem do sistema ótico. Além disso, a separação relativa pode ser usada para determinar um perfil de superfície do obj eto.

Além disso, como será descrito em maior detalhe abaixo, as formas de realização aqui descritas incluem um ou mais sistemas de controlo de focagem para determinar se o objeto, o qual pode incluir uma amostra, está suficientemente dentro de um plano focal do sistema ótico de modo que o objeto pode ser visto, fotografado, e/ou inspecionado. Mais especificamente, as formas de realização podem determinar se o sistema ótico tem um grau de focagem suficiente em relação ao objeto. A determinação do foco pode ser baseada em feixes de luz de referência que são incidentes sobre o objeto. Após determinar se o objeto está suficientemente no foco em relação ao sistema ótico, as formas de realização podem mover automaticamente o objeto ou o sistema ótico de modo que o objeto esteja situado no plano focal do sistema ótico.

Tal como aqui usado, o termo "objeto" inclui todas as coisas que são adequadas para a imagiologia, a visualização, análise, inspeção ou caracterização com os sistemas óticos aqui descritos. A titulo de exemplo apenas, os objetos podem incluir pastilhas ou chips semicondutores, mídias graváveis, amostras, células de fluxo, micropartícuias, lâminas ou microarranjos. Os objetos geralmente incluem uma ou mais superfícies e/ou uma ou mais interfaces que um usuário pode desejar para imaginar, visualizar, analisar, inspecionar e/ou determinar um perfil do mesmo. Os objetos podem ter superfícies ou interfaces com características de relevo, tais como buracos, covas, cumes, colisões, grânulos ou similares.

Tal como aqui usado, o termo "amostra" inclui vários assuntos de interesse. Uma amostra pode ser fotografada ou digitalizada para análise posterior. Em formas de realização particulares, uma amostra pode incluir substâncias químicas ou biológicas de interesse e, opcionalmente, um substrato ótico que suporta as substâncias químicas ou biológicas. Como tal, uma amostra pode ou não incluir um substrato ótico. Tal como aqui usado, o termo "substâncias biológicas ou químicas" não se destina a ser limitativo, mas pode incluir uma variedade de substâncias biológicas ou químicas que são adequadas para serem fotografadas ou examinadas com os sistemas óticos aqui descritos. Por exemplo, as substâncias biológicas ou químicas incluem biomoléculas, tais como nucleosídeos, ácidos nucleicos, polinucleótidos, oligonucleótidos, proteínas, enzimas, polipéptidos, anticorpos, antígenos, ligantes, recetores, polissacarídeo, hidratos de carbono, polifosfatos, nanoporos, organelos, camadas lipídicas, células, tecidos, organismos, e de composto(s) químico(s) biologicamente ativo(s), tais como análogos ou miméticos das espécies acima mencionadas.

As substâncias biológicas ou químicas podem ser apoiadas por um substrato ótico. Tal como aqui usado, o termo "substrato ótico" não se destina a ser limitativo, mas pode incluir vários materiais que suportam as substâncias biológicas ou químicas e permitem as substâncias biológicas ou químicas de serem, pelo menos, uma de, visualizadas, fotografadas, e examinadas. Por exemplo, o substrato ótico pode compreender um material transparente que reflete uma porção da luz incidente e refrata uma porção da luz incidente. Alternativamente, o substrato ótico pode ser, por exemplo, um espelho que reflete a luz incidente, inteiramente, de tal modo que nenhuma luz é transmitida através do substrato ótico. Tipicamente, o substrato ótico tem uma superfície plana. No entanto, o substrato ótico pode ter uma superfície com características de relevo, tais como buracos, covas, cumes, colisões, grânulos ou similares.

Numa forma de realização exemplar, o substrato ótico é uma célula de fluxo que tem canais de fluxo, onde os ácidos nucleicos são sequenciados. No entanto, em formas de realização alternativas, o substrato ótico pode incluir uma ou mais lâminas, chips planares (tais como os usados em microarranjos), ou microparticulas. Em tais casos em que o substrato ótico inclui uma pluralidade de micro partículas que suportam as substâncias biológicas ou químicas, as microparticulas podem ser mantidas por um outro substrato ótico, tal como uma lâmina ou uma placa com ranhuras. Em formas de realização particulares, o substrato ótico inclui rede de difração baseada em elementos de identificação óticos codificados semelhantes ou os mesmos descritos na US patent application Ser. No. 10/661,234, intitulada Diffraction Grating Based Optical Identification Element, arquivado a 12 de Setembro de 2003, discutido mais adiante. Uma célula de grânulo ou placa para suportar os elementos de identificação óticos pode ser semelhante ou o mesmo como descrito na U.S. patent application pendente Ser. No. 10/661,836, intitulada "Method and Apparatus for Aligning Microbeads in Order to Interrogate the Same", arquivado a 12 de setembro de 2003, e na Patente No. 7,164.533, intitulada "Hybrid Random Bead/Chip Based Microarray", emitida a 16 de janeiro de 2007, bem como as U.S. patent applications, Ser. No., 60/609,583, intitulada "Improved Method and Apparatus for Aligning Microbeads in Order to Interrogate the Same", arquivado a 13 de setembro de 2004, Ser. No. 60/610,910, intitulada "Method and Apparatus for Aligning Microbeads in Order to Interrogate the Same", arquivado a 17 de setembro de 2004.

Tal como aqui usado, o termo "componentes óticos" ou "componentes de focagem" inclui vários elementos que afetam a transmissão de luz. Os componentes óticos podem ser, por exemplo, refletores, dicroicos, divisores de feixe, colimadores, lentes, filtros, cunhas, prismas, espelhos, e outros semelhantes. A titulo de exemplo, os sistemas óticos aqui descritos podem ser construídos de modo a incluir vários componentes e assemblagens como descrito na PCT application PCT/US07/07991, intitulada "Systems and Devices for Sequence by Synthesis Analysis", arquivado a 30 de março de 2007 e/ou para incluir vários componentes e assemblagens como descrito na PCT application PCT/US2008/077850, intitulada "Fluorescense Exitation and Detection System and Method", arquivado a 26 de setembro de 2008. Em formas de realização particulares, os sistemas óticos podem incluir vários componentes e assemblagens como descrito na U.S. Patent No. 7,329,860. Os sistemas óticos podem também incluir vários componentes e assemblagens como descrito no U.S. Patent Application No. 12/638,770, arquivado em 15 de dezembro, 2009.

Em formas de realização particulares, os métodos e sistemas óticos aqui descritos podem ser usados para a sequenciação de ácidos nucleicos. Por exemplo, os protocolos de sequenciação por síntese (SPS) são particularmente aplicáveis. Na SPS, uma pluralidade de nucleótidos modificados rotulados de forma fluorescente é usada para sequenciar aglomerados densos de ADN amplificado (possivelmente milhões de aglomerados) presentes na superfície de um substrato ótico (por exemplo, uma superfície que define, pelo menos, parcialmente define um canal numa célula de fluxo) . As células de fluxo podem conter amostras de ácido nucleico para a sequenciação em que as células de fluxo são colocadas nos suportes de célula de fluxo adequados. As amostras para a sequenciação podem assumir a forma de moléculas de ácido nucleico individuais que são separadas umas das outras, de modo a serem individualmente solucionáveis, populações amplificadas de uma molécula de ácido nucleico sob a forma de aglomerados ou de outras características, ou grânulos que estão associados a uma ou mais moléculas de ácido nucleico. Os ácidos nucleicos podem ser preparados de tal modo que eles compreendem um primer oligonucleótido adjacente a uma sequência de alvo desconhecida. Para iniciar o primeiro ciclo de sequenciação de SPS, um ou mais nucleótidos rotulados de forma diferente, e a polimerase de ADN, etc, pode ser vertida para o interior ou através da célula de fluxo por um subsistema de fluxo de fluido (não mostrado). Ou um único tipo de nucleótido pode ser adicionado de uma vez, ou os nucleótidos usados no procedimento de sequenciação podem ser especialmente concebidos para possuir uma propriedade de terminação reversível, permitindo assim a cada ciclo da reação de sequenciação de ocorrer simultaneamente na presença de vários tipos de nucleótidos rotulados (por exemplo, A, C, T, G). Os nucleótidos podem incluir porções rotuladas detetáveis, tais como fluoróforos. Quando os quatro nucleótidos são misturados em conjunto, a polimerase é capaz de selecionar a base correta para incorporar e cada sequência é estendida por uma única base. Um ou mais lasers pode excitar os ácidos nucleicos e induzir fluorescência. A fluorescência emitida a partir dos ácidos nucleicos baseia-se nos fluoróforos da base incorporada, e diferentes fluoróforos podem emitir diferentes comprimentos de onda da luz emissora. Os métodos de sequenciação de exemplo são descritos, por exemplo, em Bentley et al., Nature 456:53-59 (2008), WO 04/018497; US 7,057,026; WO 91/06678; WO 07/123744; US 7,329,492; US 7,211,414; US 7,315,019; US 7,405,281 e US 2008/0108082.

Outras técnicas de sequenciação que são aplicáveis para uso dos métodos e sistemas aqui estabelecidos são pirosequenciamento; sequenciamento por nanopore, e sequenciamento por ligação. As técnicas exemplares de pirosequenciamento e amostras que são particularmente úteis são descritas em US 6,210,891; US 6,258,568; US 6,274,320 e Ronaghi, Genome Research 11:3-11 (2001). As técnicas de nanopore exemplares e amostras que também são úteis são descritas em Deamer et al., Acc. Chem. Res. 35:817-825 (2002); Li et al., Nat. Mater. 2:611-615 (2003); Soni et al., Clin Chem. 53: 1996-2001 (2007) Healy et al., Nanomed. 2:459-481 (2007) e Cockcroft et al., J. Am. Chem. Soc. 130:818-820; e US 7,001,792. Qualquer variedade de amostras pode ser usada nestes sistemas, tais como substratos com grânulos gerados por emulsão de PCR, substratos com guias de onda de modo zero, substratos com nanoporos biológicos em bicamadas lipídicas, substratos de estado sólido com nanoporos sintéticos, e outros conhecidos na técnica. Tais amostras são descritas no contexto de várias técnicas de sequenciação nas referências citadas acima e ainda em US 2005/0042648; US 2005/0079510; US 2005/0130173; e WO 05/010145.

Em outras formas de realização, os sistemas óticos aqui descritos podem ser utilizados para a deteção de amostras que incluem microarranjos. Uma microarranjo pode incluir uma população de diferentes moléculas de sonda que estão ligadas a um ou mais substratos de tal modo que as diferentes moléculas de sonda possam ser diferenciadas umas das outras de acordo com a localização relativa. Uma matriz pode incluir diferentes moléculas de sonda, ou populações das moléculas de sonda, que estão cada uma está localizada numa localização endereçável diferente num substrato. Alternativamente, um microarranjo pode incluir substratos óticos separados, tais como grânulos, cada um deles com uma molécula de sonda diferente, ou população das moléculas de sonda, que possa ser identificada de acordo com as localizações dos substratos óticos sobre uma superfície à qual os substratos são ligados ou de acordo com as localizações dos substratos num liquido. Os arranjos exemplares em que os substratos separados estão localizados numa superfície incluem, sem limitação, um arranjo de Sentrix® ou arranjo de Sentrix® BeadChip disponível a partir da Illumina®, Irie. (San Diego, CA) ou outros, incluindo os grânulos em wells, tais como os descritos em U.S. Patent Nos. 6,266,459, 6,355,431, 6,770,441, e 6,859,570; e PCT Publication No. WO 00/63437. Outros arranjos com partículas numa superfície incluem aqueles estabelecidos em US 2005/0227252; WO 05/033681; e WO 04/024328.

Qualquer variedade de microarranjos conhecidos na técnica, incluindo, por exemplo, aqueles aqui estabelecidos, pode ser usada em formas de realização da invenção. Um microarranjo típico contém locais, por vezes, referidos como características, cada uma tendo uma população de sondas. A população de sondas em cada local é tipicamente homogénea tendo uma única espécie de sonda, mas em algumas formas de realização as populações podem, cada uma, ser heterogéneas. Os locais ou características de qualquer arranjo são tipicamente discretas, sendo separadas com espaços entre si. 0 tamanho dos locais de sonda e/ou o espaço entre os locais pode variar de tal modo que os arranjos podem ser de alta densidade, de densidade média ou baixa densidade. Os arranjos de alta densidade são caracterizados por terem locais separados por menos do que cerca de 15 pm. Os arranjos de média densidade possuem locais separados por cerca de 15 a 30 pm, enquanto que os arranjos de baixa densidade têm locais separados por mais do que 30 pm. Um arranjo útil na presente invenção pode ter locais que estão separados por menos de 100 pm, 50 pm, 10 pm, 5 pm, 1 pm, ou 0.5 pm. Um aparelho ou método de uma forma de realização da invenção pode ser usado para fotografar um arranjo com uma resolução suficiente para distinguir os locais nas densidades acima ou intervalos de densidade.

Mais exemplos de microarranjos comercialmente disponíveis que podem ser usados incluem, por exemplo, um microarranjo de Affymetrix® GeneChip® ou outro microarranjo sintetizado de acordo com técnicas, por vezes referidas como tecnologias VLSIPS™ (Very Large Scale Immobilized Polymer Synthesis) tal como descrito, por exemplo, nas U.S Patent Nos. 5,324,633; 5,744,305; 5,451,683; 5,482,867; 5,491,074; 5, 624,711; 5,795,716; 5, 831,070; 5, 856, 101; 5, 858, 659; 5, 874,219; 5, 968,740; 5, 974, 164; 5, 981,185; 5, 981, 956; 6, 025, 601; 6, 033, 860; 6, 090,555; 6, 136,269; 6, 022, 963; 6, 083, 697; 6, 291,183; 6, 309, 831; 6, 416, 949; 6, 428,752 e 6,482,591. Um microarranjo descoberto também pode ser usado num método de acordo com uma forma de realização da invenção. Um microarranjo descoberto exemplar é um arranjo de CodeLink™ disponível em Amersham Biosciences. Outro microarranjo que é útil é um que é fabricado usando métodos de impressão com jato de tinta, tais como SurePrint™ Technology, disponível em Agilent Technologies.

Os sistemas e métodos aqui apresentados podem ser usados para detetar a presença de uma molécula alvo particular numa amostra em contacto com o microarranjo. Isto pode ser determinado, por exemplo, com base na ligação de um analito alvo rotulado a uma sonda específica do microarranjo ou devido a uma modificação dependente do alvo de uma sonda particular para incorporar, remover ou alterar uma rótulo na localização da sonda. Qualquer um dos vários ensaios pode ser usado para identificar ou caracterizar os alvos usando um microarranjo, como descrito, por exemplo, nas U.S Patent Application Publication Nos. 2003/0108867; 2003/0108900; 2003/0170684; 2003/0207295; ou 2005/0181394.

Os rótulos exemplares que podem ser detetadas de acordo com formas de realização da invenção, por exemplo, quando presentes num microarranjo incluem, mas não estão limitadas a, um cromóforo; luminóforo; fluoróforo; nanopartícuias óticamente codificadas; partículas codificadas com uma rede de difração; rótulo electroquimioluminescte tal como Ru(bpy)32 + ; ou metade que pode ser detetada com base numa característica ótica. Os fluoróforos que podem ser úteis incluem, por exemplo, os complexos lantanídeos fluorescentes, incluindo os de Európio e Térbio, fluoresceína, rodamina, tetrametilrodamina, eosina, eritrosina, cumarina, metil-cumarinas, pireno, Malacite verde, Cy3, Cy5, estilbeno, Amarelo Lucifer, Azul Cascade™, Vermelho Texas, corantes Alexa, ficoeritrina, bodipy, e outros conhecidos na técnica tais como os descritos em Haugland, Molecular Probes Handbook, (Eugene, OR), 6a edição; The Synthegen catalog (Houston, TX.), Lakowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy, 2a edição., Plenum Press New York (1999), ou WO 98/59066.

Em formas de realização particulares, o sistema ótico pode ser configurado para a integração de atraso temporal (IAT), por exemplo, em formas de realização de digitalização em linha tal como descrito, por exemplo, na U.S. Patent No. 7,329,860. A titulo de exemplo, a assemblagem ótica pode ter uma lente NA 75 e uma precisão de focagem de + /- 125 a 500 nm. A resolução pode ser de 50 a 100 nm. O sistema pode ser capaz de obter 1,000-10,000 medições/segundos não filtrados.

Apesar as formas de realização são exemplificadas no que diz respeito à deteção de amostras que incluem substâncias biológicas ou químicas suportadas por um substrato ótico, deve entender-se que outras amostras podem ser analisadas, examinadas ou fotografadas pelas formas de realização aqui descritas. Outras amostras exemplares incluem, mas não estão limitadas a, amostras biológicas tais como tecidos ou células, chips eletrónicos, tais como os usados em processadores de computador, ou afins. Exemplos de algumas das aplicações incluem a microscopia, scanners de satélite, reprografia de alta resolução, aquisição de imagem fluorescente, análise e sequenciação de ácidos nucleicos, sequenciamento de DNA, sequenciamento de por síntese, imaging de microarranjos, imaging de microparticulas holograficamente codificadas e afins.

Em outras formas de realização, os sistemas óticos podem ser configurados para inspecionar um objeto para determinar certas caracteristicas ou estruturas do objeto. Por exemplo, os sistemas óticos podem ser usados para inspecionar uma superfície do objeto (por exemplo, chips semicondutores, pastilha de silicone) para determinar se existem quaisquer desvios ou defeitos na superfície. A Figura 1 ilustra um diagrama de blocos de um sistema ótico 100 formado em conformidade com uma forma de realização. A título de exemplo unicamente, o sistema ótico 100 podem ser um gerador de imagens que gera uma amostra de interesse para a análise. Em outras formas de realização, o sistema ótico 100 pode ser um perfilómetro que determina um perfil de superfície (por exemplo, topografia) de um objeto. Além disso, vários outros tipos de sistemas óticos podem usar os mecanismos e sistemas aqui descritos. Na forma de realização ilustrada, o sistema ótico 100 inclui um assemblagem ótica 106, um suporte de objetos 102 para suportar um objeto 110, perto de uma plano focal PF da assemblagem ótica 106, e um controlador de fase 115 que está configurado para mover o suporte do objeto 102 numa direção lateral (ao longo de um eixo X e/ou um eixo Y, que se prolongam para dentro da página) ou numa direção vertical/elevada ao longo de um eixo Z. O sistema ótico 100 pode também incluir um controlador de sistema ou um sistema de computação 120, que está acoplado operativamente à assemblagem ótica 106, o controlador de fase 115, e/ou o suporte de objetos 102.

Em formas de realização particulares, o sistema ótico 100 é um gerador de imagens de amostra configurado para amostras de imagem. Embora não mostrado, um gerador de imagens de amostra pode incluir outros sub-sistemas ou dispositivos para a realização de vários protocolos de ensaio. A titulo de exemplo apenas, a amostra pode incluir uma célula de fluxo com canais de fluxo. 0 gerador de imagens de amostra pode incluir um sistema de controlo de fluido que inclui reservatórios líquidos que são fluidicamente acoplados aos canais de fluxo através uma rede de fluidos. 0 gerador de imagens da amostra também pode incluir um sistema de controlo de temperatura que pode ter um aquecedor/refrigerador configurado para regular uma temperatura da amostra e/ou do fluido que flui através da amostra. 0 sistema de controlo de temperatura pode incluir sensores que detetam a temperatura dos fluidos.

Tal como mostrado, a assemblagem ótica 106 é configurada para direcionar a luz de entrada para um objeto 110 e receber e direcionar a luz de saida para um ou mais detetores. A luz de saida pode ser uma luz de entrada que foi, pelo menos, uma das refletidas e retratadas pelo objeto 110 e/ou a luz de saida pode ser a luz emitida a partir do objeto 110. Para direcionar a luz de entrada, a assemblagem ótica 106 pode incluir pelo menos uma fonte de luz de referência 112 e, pelo menos, uma fonte de luz de excitação 114 que direciona a luz, tais como feixes de luz com comprimentos de onda pré-determinados, através de um ou mais componentes óticos da assemblagem ótica 106. A assemblagem ótica 106 pode inclui uma lente conjugada 118, para dirigir a luz de entrada para o objeto 110 e dirigir a luz de saida para o(s) detetor(s).

Na forma de realização exemplar, a fonte de luz de referência 112 pode ser usada por um sistema de medição de distância ou um sistema de controlo de focagem (ou mecanismo de focagem) do sistema ótico 100 e a fonte de luz de excitação 114 pode ser usada para excitar as substâncias biológicas ou químicas do objeto 110, quando o objeto 110 inclui uma amostra biológica ou química. A fonte de luz de excitação 114 pode ser disposta de modo a iluminar uma superfície inferior do objeto 110, tal como nas imagens de TIRF, ou pode ser disposta de modo a iluminar uma superfície superior do objeto 110, tal como nas imagens de epifluorescência. Como mostrado na Figura 1, a lente conjugada 118 dirige a luz de entrada para uma região focal 122 que se encontra dentro do plano focal PF. A lente 118 tem um eixo ótico 124 e está posicionada a uma distância de trabalho DTl longe do objeto 110, medida ao longo do eixo ótico 124. O controlador de fase 115 pode mover o objeto 110 na direção Z para ajustar a distância de trabalho DTl, de modo que, por exemplo, uma porção do objeto 110 está dentro da região focal 122.

Para determinar se o objeto 110 está em foco (isto é, suficientemente no interior da região focal 122 ou no plano focal PF) , a assemblagem ótica 106 está configurada para dirigir, pelo menos, um par de feixes de luz para a região focal 122 onde o objeto 110 está aproximadamente localizado. O objeto 110 reflete os feixes de luz. Mais especificamente, uma superfície exterior do objeto 110 ou uma interface dentro do objeto 110 reflete os feixes de luz. Os feixes de luz refletidos, em seguida, voltam e propagam-se através da lente 118. Como mostrado, cada feixe de luz tem um percurso ótico que inclui uma porção que ainda não tenha sido refletida pelo objeto 110 e uma porção que tenha sido refletida pelo objeto 110. As porções dos percursos óticos antes da reflexão são designadas como feixes de luz incidentes 130A e 132A e são indicadas com setas apontando para o objeto 110. As porções dos percursos óticos que tenham sido refletidos pelo objeto 110 são designadas como feixes de luz refletidos 130B e 132B e são indicadas com setas apontando para longe do objeto 110. Para fins ilustrativos, os feixes de luz 130A, 130B, 132A e 132B são mostrados como tendo diferentes percursos óticos dentro da lente 118 e próximos do objeto 110. No entanto, na forma de realização exemplar, os feixes de luz 130A e 132B propagam-se em direções opostas e são configurados de modo a ter os mesmos ou substancialmente sobrepostos percursos óticos dentro da lente 118 e próximo do objeto 110, e os feixes de luz 130B e 132A propagam-se em direções opostas e são configurados de modo a ter os mesmos ou substancialmente sobrepostos percursos óticos dentro da lente 118 e próximo do objeto 110.

Na forma de realização mostrada na Figura 1, os feixes de luz 130A, 130B, 132A e 132B passam através da mesma lente que é usada para geração de imagens. Numa forma de realização alternativa, os feixes de luz usados para a medição da distância ou determinação de focagem podem passar através de uma lente diferente que não é usada para geração de imagens. Nesta forma de realização alternativa, a lente 118 é dedicada aos feixes de cruzamento 130A, 130B, 132A e 132B para a medição de distância ou determinação de focagem, e uma lente separada (não mostrada) é usada para a imagem do objeto 110. De modo semelhante, deverá ser entendido que os sistemas e os métodos aqui estabelecidos para a determinação de focagem e medição de distâncias pode ocorrer usando uma lente de objetivo comum que é compartilhada com a ótica de imagem ou, alternativamente, as lentes objetivas aqui exemplificadas podem ser dedicadas à determinação do à medição de distância.

Os feixes de luz refletidos 130B e 132B propagam-se através da lente 118 e podem, opcionalmente, ser ainda dirigidos por outros componentes óticos da assemblagem ótica 106. Como mostrado, os feixes de luz refletidos 130B e 132B são detetados por, pelo menos, um detetor de focagem 144. Na forma de realização ilustrada, ambos os feixes de luz refletidos 130B e 132B são detetados por um detetor de focagem único 144. Os feixes de luz refletidos podem ser usados para determinar a separação relativa SRl. Por exemplo, a separação relativa SRl pode ser determinada pela distância que separa os pontos de feixe dos feixes de luz refletidos incidentes 130B e 132B no detetor de focagem 144 (isto é, uma distância de separação). Uma separação relativa SRl pode ser usada para determinar um grau de focagem do sistema ótico 100 no que diz respeito ao objeto 110. No entanto, em formas de realização alternativas, cada feixe de luz refletido 130B e 132B pode ser detetado por um detetor de focagem correspondente separado 144 e a separação relativa SRl pode ser determinada com base numa localização dos pontos de feixe nos detetores de foco correspondentes 144.

Se o objeto 110 não está dentro de um grau de focagem suficiente, o sistema de computação 120 pode operar o controlador de fase 115 para mover o suporte de objetos 102 para uma posição desejada. Alternativamente, ou além de mover o suporte de objetos 102, o assemblagem ótica 106 pode ser movida na direção Z e/ou ao longo do plano XY. Por exemplo, o objeto 110 pode ser relativamente movido uma distância ΔΖ1 em direção ao plano focal PF se o objeto 110 estiver localizado acima do plano focal PF (ou região focal 122), ou o objeto 110 pode ser relativamente movido uma distância ΔΖ2 em direção ao plano focal FP, se o objeto 110 estiver localizado abaixo do plano focal PF (ou região focal 122). Em algumas formas de realização, o sistema ótico 100 pode substituir a lente 118 com outra lente 118 ou outros componentes óticos para mover a região focal 122 da assemblagem ótica 106. O exemplo apresentado acima e na Figura 1 foi apresentado com respeito a um sistema para controlar o foco ou para determinar o grau de focagem. O sistema também é útil para determinar a distância de trabalho DTl entre o objeto 110 e a lente 118. Em tais formas de realização, o detetor de focagem 144 pode funcionar como um detetor de distância de trabalho e a distância que separa os pontos de feixe sobre o detetor de distância de trabalho pode ser usada para determinar a distância de trabalho entre o objeto 110 e a lente 118. Para facilitar a descrição, várias formas de realização de sistemas e métodos são aqui exemplificadas no que diz respeito ao controlo de focagem ou à determinação do grau de focagem. Deve ser entendido que os sistemas e métodos também podem ser usados para determinar a distância de trabalho entre um objeto e uma lente. Do mesmo modo, os sistemas e métodos podem também ser usados para determinar um perfil de superfície de um objeto.

Na forma de realização exemplar, durante a operação, a fonte de luz de excitação 114 dirige a luz de entrada (não mostrada) para o objeto 110 para excitar substâncias químicas ou biológicas rotuladas com fluorescência. Os rótulos das substâncias biológicas ou químicas fornecem sinais de luz 140 (também chamadas emissões de luz) com comprimento(s) de onda pré-determinado(s). Os sinais de luz 140 são recebidos pela lente 118 e, em seguida, dirigidos por outros componentes óticos da assemblagem ótica 106 para pelo menos um detetor de objetos 142. Embora a forma de realização ilustrada mostre apenas um detetor de objetos 142, o detetor de objetos 142 pode compreender múltiplos detetores. Por exemplo, o detetor de objetos 142 pode incluir um primeiro detetor, configurado para detetar um ou mais comprimentos de onda de luz e um segundo detetor, configurado para detetar um ou mais comprimentos de onda diferentes de luz. A assemblagem ótica 106 pode incluir uma assemblagem de lentes/filtros que direciona diferentes sinais de luz ao longo de diferentes percursos óticos em em direção aos detetores de objetos correspondentes. Tais sistemas óticos são descritos em maior detalhe pela PCT Application No. PCT/US07/07991, intitulada "System and Devices for Sequence by Synthesis Analysis", arquivada a 30 de março de 2007 e pela PCT Application No. PCT/US2008/077850, intitulada "Fluorescence Excitation and Detection System and Method", arquivada a 26 de setembro de 2008. 0 detetor de objetos 142 comunica dados de objetos relacionados com os sinais de luz detetados 140 para o sistema de computação 120. 0 sistema de computação 120 pode, em seguida, registar, processar, analisar e/ou comunicar os dados para outros usuários ou sistemas de computação, incluindo sistemas de computação remotos por meio de uma linha de comunicação (por exemplo, Internet). A titulo de exemplo, os dados de objetos podem incluir dados de imagem que são processados para gerar uma(s) imagem(s) do objeto 110. As imagens podem então ser analisadas pelo sistema de computação e/ou por um usuário do sistema ótico 100. Noutras formas de realização, os dados de objetos podem incluir não só as emissões de luz a partir das substâncias quimicas ou biológicas, mas também podem incluir luz que é, pelo menos, uma das refletidas e refratadas pelo substrato ótico ou outros componentes. Por exemplo, os sinais de luz 140 podem incluir luz que tenha sido refletida por microparticulas codificadas, tais como os elementos de identificação ótica holograficamente codificados acima descritos.

Em algumas formas de realização, um único detetor pode fornecer ambas as funções, conforme descrito acima em relação ao objeto e aos detetores de focagem 142 e 144. Por exemplo, um único detetor pode detetar os feixes de luz refletidos 130B e 132B e também os sinais de luz 140. O sistema ótico 100 pode incluir uma interface de usuário 125 que interage com o usuário através do sistema de computação 120. Por exemplo, a interface do usuário 125 pode incluir um visor (não mostrados) que mostra e solicita informação de um usuário e um dispositivo de entrada do usuário (não mostrado) para receber entradas do usuário. 0 sistema de computação 120 pode incluir, entre outras coisas, um módulo de análise de objetos 150 e um módulo de controlo de focagem 152. O módulo de controlo de focagem 152 está configurado para receber dados do foco obtidos pelo detetor de focagem 144. Os dados do foco podem incluir sinais representativos dos pontos de feixe incidentes sobre o detetor de focagem 144. Os dados podem ser processados para determinar a separação relativa (por exemplo, a distância de separação entre os pontos de feixe). 0 grau de focagem do sistema ótico 100 no que diz respeito ao objeto 110 pode então ser determinado com base na separação relativa. Em formas de realização particulares, a distância de trabalho DTl entre o objeto 110 e a lente 118 pode ser determinada. Da mesma forma, o módulo de análise de objetos 150 pode receber dados de objetos obtidos pelos detetores de objetos 142. O módulo de análise de objetos pode processar ou analisar os dados de objetos para gerar imagens do objeto.

Além disso, o sistema de computação 120 pode incluir qualquer sistema baseado em processadores ou baseado em microprocessadores, incluindo sistemas que usam microcontroladores, reduced instruction set computers (RISC), circuitos integrados de aplicação especifica (CIAE), field programmable gate array (FPGAs), circuitos lógicos, ou qualquer outro circuito ou processador capaz de executar as funções aqui descritas. Os exemplos acima são apenas exemplares e, portanto, não se destinam a limitar, de qualquer modo, a definição e/ou o significado do termo controlador de sistema. Na forma de realização exemplar, o sistema de computação 120 executa um conjunto de instruções que está armazenado num ou mais elementos de armazenamento, memórias, ou módulos, a fim de, pelo menos, um dos mesmos, obtenha e analise os dados de objetos. Os elementos de armazenamento podem ser sob a forma de fontes de informação ou elementos de memória física dentro do sistema ótico 100. O conjunto de instruções pode incluir vários comandos que instruem o sistema ótico 100 para realizar protocolos específicos. Por exemplo, o conjunto de instruções pode incluir vários comandos para a realização de ensaios e para a imagiologia do objeto 110 ou para a determinação de um perfil da superfície do objeto 110. O conjunto de instruções pode ser na forma de um programa de software. Tal como aqui usados, os termos "software" e "firmware" são permutáveis, e incluem qualquer programa de computador armazenado na memória para execução por um computador, incluindo a memória RAM, a memória ROM, a memória EPROM, a memória EEPROM, e a memória RAM (NVRAM) não volátil. Os tipos de memória acima são apenas exemplares e, portanto, não são limitativos quanto aos tipos de memória usáveis para armazenamento de um programa de computador.

Como descrito acima, a fonte de luz de excitação 114 gera uma luz de excitação que é dirigida para o objeto 110. A fonte de luz de excitação 114 pode gerar um ou mais feixes de laser num ou mais comprimentos de onda de excitação pré-determinados. A luz pode ser movida num raster pattern através de porções do objeto 110, tais como grupos em colunas e linhas do objeto 110. Alternativamente, a luz de excitação pode iluminar uma ou mais regiões inteiras do objeto 110 de uma só vez e, parar em série, através das regiões num padrão de digitalização "step and shoot". A digitalização em linha também pode ser usada como descrito, por exemplo, na U.S. Patent No 7,329,860. O objeto 110 produz os sinais de luz 140, que podem incluir as emissões de luz geradas em resposta à iluminação de um rótulo no objeto 110 e/ou a luz que tenha sido refletida ou refratada por um substrato ótico do objeto 110. Alternativamente, os sinais de luz 140 podem ser gerados, sem iluminação, inteiramente baseados em propriedades de emissão de um material no interior do objeto 110 (por exemplo, um componente radioativo ou quimioluminescente no objeto).

Os detetores de objetos e de foco 142 e 144 podem ser, por exemplo fotodiodos ou câmaras. Em algumas formas de realização, aqui descritas, os detetores 142 e 144 podem compreender uma câmara que tem um sistema de imagiologia ótica baseado em CCD de 1 megapixel tal como uma câmara CCD de 1002 x 1004 com 8 pm pixéis, que com uma ampliação de 20x pode opcionalmente gerar uma imagem de uma área de 0.4 x 0.4 mm por telha usando uma luz de excitação que tem um tamanho de ponto de laser de 0.5 x 0.5 mm (por exemplo, um ponto quadrado, ou um círculo de 0.5 mm de diâmetro, ou um ponto elíptico, etc). As câmaras podem, opcionalmente, ter mais ou menos do que 1 milhão de pixéis, por exemplo, uma câmara 4 megapixéis pode ser usada. Em muitas formas de realização, é desejável que a velocidade de leitura da câmara deverá ser tão rápida quanto possível, por exemplo, a velocidade de transferência pode ser de 10 MHHz ou superior, por exemplo 20 ou 30 MHz. Mais pixéis, geralmente, significa que uma maior área de superfície, e, portanto, mais reações de sequenciação ou outros eventos óticamente detetáveis, podem ser fotografados, simultaneamente, para uma única exposição. Em formas de realização particulares, a câmara CCD/ os lasers TIRF podem recolher cerca de 6400 imagens para interrogar 1600 telhas (desde que as imagens são opcionalmente feitas em 4 cores diferentes por ciclo usando combinações de filtros, dicroicos e detetores como descrito aqui). Para uma CCD de 1 Megapixel, certas imagens podem conter, opcionalmente, entre cerca de 5.000 a 50.000 agrupamentos de ácido nucleico, únicos, espaçados de forma aleatória (isto é, imagens sobre a superfície da célula de fluxo). A uma velocidade de imagiologia de 2 segundos por telha para as quatro cores, e uma densidade de 25000 aglomerados por telha, os sistemas aqui descritos podem, opcionalmente, quantificar cerca de 45 milhões de características por hora. A uma velocidade de imagiologia mais rápida e a uma densidade de agrupamento superior, a velocidade de imagiologia pode ser melhorada. Por exemplo, uma velocidade de leitura de uma câmara de 2 0 MHz, e um aglomerado resolvido a cada 20 pixéis, a leitura pode ser de 1 milhão de aglomerados por segundo. Um detetor pode ser configurado para Time Delay Integration (TDI), por exemplo, em formas de realização de digitalização em linha como descrito, por exemplo, na U.S Patent No. 7,329,860. Outros detetores úteis incluem, mas não estão limitados a, um detetor de fotodiodo de quadrante ótico, tal como aqueles que têm um arranjo 2 x 2 de áreas individuais de fotodiodo ativas, fabricadas num único chip, exemplos das mesmas estão disponíveis a partir da Pacific Silicon Sensor (Westlake Village, CA) , ou de um detetor sensível de posição, tal como aqueles que têm um fotodiodo de PIN monolítico com uma resistência uniforme numa ou duas dimensões, exemplos dos quais estão disponíveis a partir da Hamamatsu Photonics, K.K., (Hamamatsu City, Japan).

As Figuras 2 e 3 ilustram vistas em planta e em perspetiva de uma assemblagem ótica 202 formada em conformidade com uma forma de realização. A assemblagem ótica 202 pode ser usada com o sistema ótico 100 (Figura 1) ou outros sistemas óticos. Tal como mostrado, a assemblagem ótica 202 inclui uma assemblagem ótica 240 de componentes óticos 241-245 que dirige feixes de luz 230 e 232 ao longo de uma pista ótica ou curso entre um objeto de interesse (não mostrado) e um detetor de focagem 250. Em formas de realização particulares, o detetor de focagem pode também ser referido como um detetor de distância. A série de componentes óticos 241-245 da assemblagem ótica 240 inclui um gerador de feixe duplo 241, um divisor de feixes 242, uma lente conjugada 243, um combinador de feixes 244, e um espelho de dobra 245. A assemblagem ótica 202 inclui uma fonte de luz de referência 212, que fornece um feixe de luz 228 para o gerador de feixe duplo 241. A fonte de luz de referência 212 pode ser, por exemplo, um laser de 660nm. O gerador de feixe duplo 241 fornece um par de feixes de luz incidentes paralelos 230A e 232A e dirige os feixes de luz incidentes 230A e 232A para o divisor de feixes 242. Na forma de realização ilustrada, o gerador de feixe duplo 241 compreende um único corpo que possui superfícies paralelas opostas 260 e 262 (Figura 3) . A primeira superfície 260 reflete uma porção do feixe de luz 228 que forma o feixe de luz incidente 230A e refrata uma porção do feixe de luz 228. A porção refratada do feixe de luz 228 é refletida pela segunda superfície oposta 262 em direção à primeira superfície 260, o que forma o feixe de luz incidente 232A. 0 gerador de feixe duplo 241 dirige os feixes de luz incidentes paralelos 230A e 232A em direção ao divisor de feixes 242. 0 divisor de feixes 242 reflete os feixes de luz incidentes 230A e 232A em direção da lente conjugada 243. Na forma de realização exemplar, o divisor de feixes 242 inclui um par de refletores (por exemplo, separadores aluminizados) que estão posicionados de modo a refletirreflectir os feixes de luz incidentes 230A e 232A e os feixes de luz refletidos 230B e 232B. O divisor de feixes 242 está posicionado de modo a refletir os feixes de luz incidentes 230A e 232A de modo que os feixes de luz incidentes 230A e 232A se propaguem paralelamente ao eixo ótico 252 da lente 243. O eixo ótico 252 estende-se através de um centro da lente 243 e interseta uma região focal 256 (Figura 2) . A lente 243 pode ser uma lente objetiva conjugada, quase infinita. Em formas de realização alternativas, os feixes de luz incidentes 230A e 232A propagam-se de uma forma não-paralela em relação ao eixo ótico 252. Também mostrado na Figura 3, os feixes de luz incidentes 230A e 232A podem ser igualmente espaçados a partir do eixo ótico 252 à medida que os feixes de luz incidentes 230A e 232A propagam-se através da lente 243.

Tal como descrito acima em relação ao sistema ótico 100, os feixes de luz incidentes 230A e 232A convergem em direção à região focal 256 (Figura 2) e são refletidos pelo objeto 268 (como mostrado na Figura 4) localizado na proximidade da região focal 256 e retornam e para a lente, e propagam-se através da lente 243 como feixes de luz refletidos 230B e 232B. Os feixes de luz refletidos 230B e 232B podem propagar-se ao longo de um percurso ótico substancialmente igual ou de sobreposição em relação aos feixes de luz incidentes 232A e 230A, respetivamente, através da lente 243 e em direção ao gerador de feixe duplo 241. Mais especificamente, o feixe de luz refletido 230B propaga-se numa direção oposta ao longo, substancialmente, do mesmo percurso ótico do feixe de luz incidente 232A, e o feixe de luz refletido 232B propaga-se numa direção oposta ao longo, substancialmente, do mesmo percurso ótico do feixe de luz incidente 230A. Os feixes de luz refletidos 230B e 232B saem da lente 243 separados por um espaçamento de caminho ECl que é, substancialmente, igual a um espaçamento de caminho ECl que separa os feixes de luz incidentes 230A e 232A (mostrado na Figura 3) .

Como mostrado nas Figuras 2 e 3, os feixes de luz refletidos 230B e 232B são incidentes sobre e dirigidos pelo gerador de feixe duplo 241 por meio de um limitador de alcance 254 em direção ao combinador de feixes 244 . Na forma de realização ilustrada, o combinador de feixes 244 é configurado para modificar o espaçamento de caminho EC que separa os feixes de luz refletidos 230B e 232B. 0 espaçamento de caminho EC no combinador de feixes 244 pode ser redimensionado para ser, substancialmente, igual a uma distância de separação DS1 dos feixes de luz refletidos 230B e 232B detetados pelo detetor de focagem 250. A distância de separação DS1 é uma distância medida entre os feixes de luz reletidos numa porção pré-determinada da pista ótica, tal como no detetor de focagem 250. Em formas de realização particulares, a distância de separação DS1 no detetor de focagem 250 é menor do que o espaçamento de caminho EC no combinador de feixes 244 de modo a que apenas um único detetor de focagem 250 possa detetar ambos os feixes de luz refletidos 230B e 232B. Além disso, o combinador de feixes 244 pode equalizar, substancialmente, os comprimentos do percurso ótico ou os feixes de luz refletidos 230B e 232B.

Os feixes de luz refletidos 230B e 232B propagam-se, substancialmente, paralelos um ao outro entre os componentes óticos depois de sairem da lente 243. Na forma de realização ilustrada, os feixes de luz refletidos 230B e 232B propagam-se, substancialmente, paralelos um ao outro ao longo da pista ótica entre a lente 243 e o detetor de focagem 250. Tal como aqui é usado, dois feixes de luz propagam-se "substancialmente paralelos" um ao outro, se os dois feixes de luz forem essencialmente co-planares e se forem permitidos propagar infinitamente, não se intersetariam entre si ou convergiriam/divergiriam em relação um ao outro a um ritmo lento. Por exemplo, dois feixes de luz são, substancialmente, paralelos se um ângulo de interseção for menor do que 20° ou, mais particularmente, menor do que 10° ou, ainda mais particularmente, menor do que Io. Por exemplo, os feixes de luz refletidos 230B e 232B podem propagar-se, substancialmente, paralelos uns aos outros entre o divisor de feixes 242 e o gerador de feixe duplo 241; entre o gerador de feixe duplo 241 e o combinador de feixes 244; entre o combinador de feixes 244 e o espelho de dobragem 245; e entre o espelho de dobragem 245 e o detetor de focagem 250. A assemblagem ótica 240 está configurada para manter uma relação de projeção (descrita mais adiante) entre os feixes de luz refletidos 230B e 232B ao longo da pista ótica, de modo a que um grau de focagem possa ser determinado. A titulo de exemplo, se a assemblagem ótica 202 está em foco com o objeto, os feixes de luz refletidos 230B e 232B vão propagar-se paralelamente uns aos outros entre cada componente ótico na assemblagem ótica 240. Se a assemblagem ótica 202 não está em foco com o objeto, os feixes de luz refletidos 230B e 232B são co-planares, mas propagam-se em ângulos ligeiros em relação uns aos outros. Por exemplo, os feixes de luz refletidos 230B e 232B podem divergir uns dos outros ou convergir em direção uns aos outros à medida que os feixes de luz refletidos 230B e 232B viajam ao longo da pista ótica para o detetor de focagem 250.

Para este fim, cada componente ótico 241-245 podem ter uma ou mais superficies que são formadas e orientadas para, pelo menos, refletir e refratar os feixes de luz refletidos 230B e 232B de modo a que os feixes de luz refletidos 230B e 232B mantenham a relação de projeção entre os feixes de luz refletidos 230B e 232B. Por exemplo, os componentes óticos 242 e 245 têm uma superfície plana que reflete ambos os feixes de luz incidentes 230B e 232B. Os componentes óticos 241 e 244 também podem ter superficies paralelas em que cada uma reflete um dos feixes de luz incidentes 230B e 232B. Conformemente, se os feixes de luz refletidos 230B e 232B são paralelos, os feixes de luz refletidos 230B e 232B permaneceram paralelos uns aos outros depois de sair de cada componente ótico. Se os feixes de luz refletidos 230B e 232B estão a convergir ou divergir em direção um ao outro a um certo ritmo, os feixes de luz refletidos 230B e 232B vão convergir ou divergir em direção um ao outro ao mesmo ritmo após a saída de cada componente ótico. Por conseguinte, os componentes óticos ao longo da pista ótica podem incluir uma superfície plana que reflete, pelo menos, um dos feixes de luz refletidos ou um par de superfícies paralelas, em que cada superfície reflete um correspondente dos feixes de luz refletidos.

Um sistema ótico pode incluir uma ou mais assemblagens óticas para a determinação de uma distância de trabalho ou de focagem. Por exemplo, um sistema ótico pode incluir duas assemblagens óticas do tipo mostrado nas Figuras 2 e 3 para permitir que o foco seja determinado em duas posições diferentes num objeto ou para fornecer para a determinação da distância de trabalho entre o sistema ótico e o objeto em duas posições diferentes. Para as formas de realização, em que mais do que uma assemblagem ótica está presente, as assemblagens óticas podem ser discretas e separadas ou as assemblagens óticas podem compartilhar componentes óticos. As assemblagens óticas podem compartilhar componentes óticos, tais como a fonte de luz de referência 212, o detetor de focagem 250, espelho de dobra 245, o combinador de feixes 244, gerador de feixe duplo 241, divisor de feixes 242, refletor de entrada epi-fluorescente (EPI) 280 e limitador de alcance 254. Os componentes óticos podem ser compartilhados ao colocar um separador de feixe a montante dos componentes partilhados na assemblagem ótica. Embora exemplificado para a assemblagem ótica mostrada nas Figuras 2 e 3, uma ou mais versões das outras assemblagens óticas que são aqui exemplificadas podem estar presentes num sistema ótico particular. Além disso, um sistema ótico particular pode incluir várias combinações das assemblagens óticas aqui estabelecidas.

Como mostrado na Figura 3, os feixes de luz refletidos 230B e 232B são em última análise, incidentes sobre uma superfície do detetor 264 do detetor de focagem 250 nos pontos de feixe correspondentes. Os pontos de feixe são espaçados por uma distância de separação DS1. A distância de separação DS1 indica se a assemblagem ótica 202 tem um grau de focagem suficiente em relação ao objeto. A distância de separação DS1 na superfície do detetor 264 também indica uma distância de trabalho entre a lente 243 e o objeto a ser fotografado.

Em outras formas de realização, os componentes óticos 241-245 podem ser substituídos com os componentes óticos alternativos que executam, substancialmente, a mesma função, como descrito acima. Por exemplo, o divisor de feixes 242 pode ser substituído por um prisma que dirige os feixes de luz incidentes 230A e 232A através da lente 243 paralelos ao eixo ótico 252. O combinador de feixes 244 não pode ser usado ou pode ser substituído com um plano ótico que não afeta o espaçamento de caminho dos feixes de luz refletidos. Além disso, os componentes óticos 241-245 podem ter diferentes tamanhos e formas e podem ser dispostos em diferentes configurações ou orientações como desejado. Por exemplo, a assemblagem ótica 240 da assemblagem ótica 202 pode ser configurada para um design compacto.

Além disso, em formas de realização alternativas, os feixes de luz paralelos podem ser fornecidos sem o gerador de feixe duplo 241. Por exemplo, uma fonte de luz de referência 212 pode incluir um par de fontes de luz que estão configurados para proporcionar feixes de luz incidentes paralelos. Em formas de realização alternativas, o detetor de focagem 250 pode incluir dois detetores de focagem, dispostos lado-a-lado em posições fixas, conhecidas em relação uns aos outros. Cada detetor de focagem pode detetar um feixe de luz refletido separado. A separação relativa entre os feixes de luz refletidos pode ser determinada com base nas posições dos pontos de feixe com os respetivos detetores de focagem e a posição relativa dos detetores de focagem em relação um ao outro.

Embora não ilustrada nas Figuras 2 e 3, a assemblagem ótica 202 também pode ser configurada para facilitar a coleção de luz de saida que é projetada a partir do objeto 2 68. Por exemplo, a assemblagem ótica 202 pode incluir um refletor de entrada de epi-f luorescência (EPI) 280 que está posicionado de modo a refletir a luz incidente que é fornecida por uma fonte de luz de excitação (não mostrada). A luz pode ser dirigida para o divisor de feixes 242 que reflete, pelo menos, uma porção da luz de excitação e dirige a luz ao longo do eixo ótico 252 através da lente 243. A lente 243 dirige a luz sobre o objeto 268, o que pode proporcionar a luz de saida. A lente 243, em seguida, recebe a luz de saida (por exemplo, as emissões de luz) do objeto 268 e dirige a luz de saida de volta para o divisor de feixes 242. O divisor de feixes 242 pode permitir que uma porção da luz de saida se propague através do mesmo ao longo do eixo ótico. A luz de saida pode então ser detetada por um detetor de objetos (não mostra).

Como mostrado na Figura 3, o refletor de entrada EPI 280 inclui duas passagens 282 e 284 que permitem que os feixes de luz 230 e 232 se propaguem através do mesmo sem serem afetados pelo refletor de entrada 280. Conformemente, o divisor de feixes 242 pode refletir os feixes de luz incidentes e refletidos 230A, 230B, 232A e 232B e pode também refletir a luz de excitação.

As figuras 4-9 mostram diferentes relações de projeção entre os feixes de luz refletidos 230B e 232B e os pontos de feixe correspondentes 270 e 272 sobre a superfície do detetor 264. Como discutido acima, a relação de projeção entre os feixes de luz refletidos é baseada em que o objeto é localizado em relação à região focal. Quando o objeto é movido em relação à região focal, a relação de projeção entre os feixes de luz refletidos é alterada e, consequentemente, a separação relativa entre os feixes de luz refletidos também muda. As Figuras 4-9 ilustram como uma distância de separação DS medida entre pontos de feixe pode mudar à medida que a relação de projeção entre os feixes de luz refletidos muda. No entanto, a distância de separação DS é apenas uma maneira de determinar a separação relativa entre os feixes de luz refletidos. Por conseguinte, os peritos na arte compreendem que as Figuras 4-9 ilustram uma única forma de determinar a separação relativa e que outros modos para determinar a separação relativa ou a relação de projeção são possíveis.

As figuras 4 e 5 mostram uma relação de projeção entre os feixes de luz refletidos 230B e 232B, quando a assemblagem ótica 202 (Figura 2) está em foco em relação a um objeto 268. Como mostrado, os feixes de luz incidentes 230A e 232A propagam-se através da lente 243 paralelos uns aos outros e espaçados entre si por um espaçamento de caminho EC1. Na forma de realização ilustrada, os feixes de luz incidentes 230A e 232A propagam-se paralelos ao eixo ótico 252 da lente 243 e estão equidistantes do eixo ótico 252. Em formas de realização alternativas, os feixes de luz incidentes 230A e 232A podem propagar-se de uma forma não-paralela em relação ao eixo ótico 252 e têm diferentes espaçamentos dos mesmos. Numa forma de realização alternativa em particular, um dos feixes de luz incidentes 230A ou 232A coincide com o eixo ótico 252 da lente 243 e o outro está espaçado do eixo ótico 252.

Os feixes de luz incidentes 230A e 232A são dirigidos pela lente 243 para convergir para em direção à região focal 256. Em tais formas de realização, onde os feixes de luz incidentes não são paralelos ao eixo ótico, a região focal pode ter uma localização diferente da localização mostrada na Figura 4. Os feixes de luz incidentes 230A e 232A são refletidos pelo objeto 268 e formam os feixes de luz refletidos 230B e 232B. Os feixes de luz refletidos 230B e 232B retornam para a lente e propagam-se através da lente 243 e paralelos ao eixo ótico 252. Os feixes luz refletidos 230B e 232B saem da lente 243 paralelos uns aos outros e espaçados entre si por um espaçamento de caminho EC1. Quando a assemblagem ótica 202 está em foco, os espaçamentos de caminho EC1 e EC2 são iguais.

Deste modo, quando a assemblagem ótica 202 está em foco, a relação de projeção dos feixes de luz refletidos 230B e 232B que saem da lente 243 incluem dois feixes de luz paralelos. A assemblagem ótica 240 está configurada para manter a relação de projeção paralela. Por exemplo, quando o assemblagem ótica 202 está em foco, os feixes de luz refletidos 230B e 232B são paralelos uns aos outros quando saem do gerador de feixe duplo 241, quando saem do combinador de feixes 244, e quando refletidos pelo espelho de dobra 245. Embora a relação de projeção seja mantida, o espaçamento de caminho EC2 pode ser redimensionado por um combinador de feixes.

Conforme mostrado na Figura 5, o feixe de luz refletido 230B e 232B da Figura 4 incidem sobre a superfície do detetor 264 e forma os pontos de feixe 270 e 272. Quando o conjunto ótico 202 está em foco, os pontos de feixe 270 e 272 tem uma distância de separação DS2. A distância de separação DS2 pode basear-se (ou ser uma função) de dimensões do combinador de feixe 244 e um ângulo de incidência com respeito às superfícies paralelas do combinador de feixe 244 e os que incidem feixes de luz refletidos 230b e 232b. A distância de separação DS2 é também baseada na relação de projeção dos feixes de luz refletidos 230b e 232b que saem da lente 243. Como mostrado na Figura 5, a superfície do detetor 264 tem um ponto central ou uma região 266. Se todos os componentes óticos 241-245 (Figura 2) da assemblagem ótica 240 estão nas posições respetivas desejadas, os pontos de feixe 270 e 272 podem ser igualmente espaçadas a partir da região do centro 266 ao longo de um eixo X e verticalmente centrado em relação à superfície do detetor 264. Também apresentado, os pontos de feixe 270 e 272 podem ter uma morfologia de seleção que está correlacionada com o conjunto ótico 202 estar em foco. Por exemplo, os pontos de feixe 270 e 272 podem ter um raio arejado que se correlaciona com o conjunto ótico 202 estar em foco.

As Figuras 6 e 7 mostram uma relação de projeção entre os feixes de luz refletidos 230B e 232B quando o conjunto ótico 202 (Figura 2) está abaixo de foco. Como descrito acima, os feixes de luz incidentes 230A e 232A propagam-se através da lente 243 paralelos uns aos outros e espaçados entre si pelo caminho de espaçamento PS1. Os feixes de luz incidentes 230A e 232A intercetam-se uns aos outros na região focal 256 e são, então, refletidos pelo objeto 268 para formar a luz refletida 230B e 232B. No entanto, como mostrado na Figura 6, quando os feixes de luz refletidos 230B e 232B saem da lente 243, os feixes de luz refletidos 230B e 232B estão a convergir, ligeiramente, na direção do eixo ótico 252 e entre si. Também mostrado, o caminho de espaçamento PS2 é maior do que o espaçamento caminho PS1.

Por conseguinte, quando o objeto 268 está localizada abaixo da região focal 256. A relação de projeção dos feixes de luz refletidos 230B e 232B inclui dois feixes de luz que convergem um para o outro. Semelhante ao acima descrito, a assemblagem ótica 240 está configurada para manter a relação de projeção convergentes. Por exemplo, os feixes de luz refletidos 230B e 232B convergem uma para a outra quando sair do gerador de feixe duplo 241, quando sair do combinador de feixe 244, e quando refletido pelo espelho 245 de dobragem.

Conforme mostrado na Figura 7, quando o objeto 268 é localizado abaixo da região focal de 256, os pontos de feixe 270 e 272 têm uma distância de separação DS3 que é menor do que a distância de separação de DS2 (Figura 5). A distância de separação DS3 é menor porque os feixes luminosos refletidos 130B e 132B convergem uma para a outra ao longo da pista ótica entre a lente 243 e o detetor de focagem 250. Também mostrado na Figura 7, os pontos de feixe 270 e 272 podem ter uma morfologia de seleção que está correlacionada com os pontos de feixe 270 e 272. A morfologia dos pontos de feixe 270 e 272 quando o objeto 268 está localizado abaixo da região focal 256 é diferente da morfologia dos pontos de feixe 270 e 272 quando o objeto 268 está em foco. Os pontos de feixe 270 e 272 podem ter um raio arejado diferente, que se correlaciona com o objeto que está sendo abaixo da região focal 256.

As figuras 8 e 9 mostram uma relação de projeção entre os feixes de luz refletidos 230B e 232B quando o conjunto ótico 202 (Figura 2) está acima de foco. Como descrito acima, os feixes de luz incidentes 230A e 232A propagam-se através da lente 243 paralelos uns aos outros e espaçados entre si pelo caminho de espaçamento PS1. Antes dos feixes de luz incidentes 230A e 232A atingirem a região focal 256, os feixes de luz incidentes 230A e 232A são refletidos pelo objeto 268 para formar os feixes de luz refletidos 230B e 232B. No entanto, como mostrado na Figura 8, quando os feixes de luz refletidos 230B e 232B sair da lente 243, os feixes de luz refletidos 230B e 232B divergem para fora do eixo ótico 252 e entre eles. Também mostrado, o caminho PS2 é menor do que o espaçamento caminho PS1.

Deste modo, quando o objeto 268 está localizado acima da região focal de 256, a relação de projeção dos feixes de luz refletidos 230B e 232B inclui dois feixes de luz que divergem para longe um do outro. A assemblagem ótica 240 está configurada para manter a relação de projeção divergentes. Por exemplo, os feixes de luz refletidos 230B e 232B estão a divergir longe um do outro quando saem do gerador de feixe duplo 241, quando saem do combinador de feixes 244, e quando é refletido pelo espelho de dobra 245.

Conforme mostrado na Figura 9, quando o objeto 268 está localizado acima da região focal de 256, os pontos de feixe 270 e 272 têm um DS4 distância de separação que é superior à distância de separação DS2. A distância de separação DS4 é maior porque os feixes luminosos refletidos 130B e 132B divergem um do outro por toda a pista ótica entre a lente 243 e o detetor de focagem 250. Também mostrado na Figura 9, os pontos de feixe 270 e 272 podem ter uma morfologia que está correlacionada com os pontos de feixe 270 e 272. A morfologia do pontos de feixe 270 e 272 quando o objeto 268 está localizada acima da região focal 256 é diferente do que a morfologia do pontos de feixe 270 e 272 quando o objeto está em foco 268 ou abaixo da região focal 256. Da mesma forma, os pontos de feixe 270 e 272 podem ter um raio diferente arejado que se correlaciona com o objeto estando abaixo da região focal 256.

Como descrito acima, se o objeto 268 for abaixo da região focal 256, a distância de separação DS3 é menor do que a distância de separação DS2, no qual o objeto 268 está dentro da região focal 256. Se o objeto 268 está acima da região focal 256, a distância de separação DS4 é maior que a distância de separação DS2. Como tal, o conjunto ótico 202 não só determina que o objeto 268 não está localizado no interior da região focal de 256, mas também pode determinar numa direção para mover o objeto 268 no que diz respeito à lente 243. Além disso, um valor da distância de separação DS3 pode ser utilizado para determinar a distância em que o objeto 268 pode ser movido no que diz respeito à lente 243. Como definido noutra parte deste documento, uma medida da distância de separação num detetor pode ser utilizado para determinar a distância de trabalho entre a lente e um objeto que está sendo detetada através da lente. Além disso, a distância de separação sobre o detetor pode ser utilizado para determinar um perfil de uma superfície de objeto.

Em consequência, a separação relativa (e.g., uma distância de separação) é uma função da relação de projeção (ou seja, qual a taxa os feixes de luz refletidos 230B e 232B são divergentes ou convergentes) e um comprimento da pista ótica, medida a partir da lente 243 ao detetor foco 250. Como a faixa ótica entre a lente 243 e o detetor de foco 250 aumenta de comprimento, a separação de distância aumenta ou diminui se o objeto não estiver focado. Como tal, o comprimento da pista ótica pode ser configurada para facilitar a distinção entre as distâncias de separação de DS3 e DS4. Por exemplo, a pista ótica podem ser configurados de modo a que os feixes de luz refletidos convergentes não se cruzam entre si e/ou configurada de modo a que os feixes de luz divergentes não excedam uma predeterminada separação relativa entre os mesmos. Para este fim, a pista ótica entre os componentes óticos da assemblagem ótica 240 pode ser alongada ou encurtada conforme desejado.

Além disso, componentes óticos adicionais, tais como um dispositivo de dobragem de feixe, podem ser adicionados para aumentar o comprimento do caminho ótico. Um dispositivo de dobragem de feixes ou outro dispositivo, para o aumento do comprimento do caminho ótico pode atuar como um amplificador, uma vez que o aumento no comprimento do caminho para dois feixes que se desviam do paralelismo irá aumentar a magnitude do desvio como percebido na superfície de um detetor que interseta os dois feixes (e.g., aumento de comprimento do caminho irá aumentar a distância de separação para os pontos gerados a partir de feixes divergentes e vai diminuir a distância de separação para os pontos gerados a partir de feixes convergentes) .

Nas formas de realização particulares, o sistema informático que recebe os dados de foco do detetor de focagem 250 só identifica uma centróide de cada ponto de feixe para determinar a distância de separação DS. Contudo, o sistema de computação pode também analisar uma morfologia de cada ponto do feixe. Como mostrado acima, os pontos de feixe 270 e 272 podem ter diferentes feixes arejados (ou discos) com base no grau de foco do conjunto ótico 202. Os feixes arejados podem ser analisados, para além da distância de separação DS, para determinar um grau de foco do conjunto ótico 202. A Figura 10 ilustra formas de realização alternativas para determinar a separação relativa entre os feixes de luz refletidos 902 e 904. Como mostrado na Figura 10, os feixes de luz refletidos 902 e 904 saem da lente 906 obtendo uma relação de projeção divergentes. No entanto, a relação de projeção pode também ser paralela ou convergentes. Os feixes de luz refletidos 902 e 904 podem ser redirecionados ao longo de uma pista ótica por uma assemblagem ótica 908 (geralmente indicada por uma caixa tracejada). A Figura 10 ilustra diversas formas de realização em que os detetores de ponto têm conhecidos relações espaciais com respeito um ao outro e detetam pontos de feixe correspondentes. Os detetores de ponto podem ser, por exemplo, detetores de foco ou detetores de distância de trabalho como discutido acima. Numa primeira forma de realização, o feixe de luz refletido 902 pode ter um trajeto ótico 912 e é incidente sobre um detetor local 916. O feixe de luz refletido 904 pode ter um trajeto ótico 914 e é incidente sobre um detetor local 918. (Os componentes óticos 933 e 935 são fornecidos como caixas tracejadas para indicar que os componentes óticos são opcionalmente presentes, por exemplo, não serem presentes numa primeira forma de realização da Figura 10.) Os detetores de ponto 916 e 918 têm uma relação espacial conhecida com respeito um ao outro. Por exemplo, os detetores de ponto 916 e 918 podem ser orientadas para uma direção comum, e estarem afastadas a uma distância Dl. Cada um dos detetores do ponto 916 e 918 podem detetar os pontos de feixe correspondentes 922 e 924 a partir dos feixes de luz refletidos 902 e 904, respetivamente.

Como descrito acima, quando um objeto é movido em relação à região focal, a relação de projeção entre os feixes de luz refletidos muda. Quando a relação de projeção muda, as localizações dos pontos de feixe sobre as superfícies do detetor movem de uma maneira predeterminada. A mudança de localização por cada ponto do feixe pode ser usado para determinar um grau de foco do objeto, uma distância de trabalho entre a lente para o objeto, ou um perfil da superfície do objeto. Mais especificamente, a mudança na localização do ponto para cada feixe refletido pode ser usada para determinar a separação relativa entre os feixes de luz refletidos 902 e 904. Na primeira forma de realização, os pontos de feixe 922 e 924 movem-se de uma maneira semelhante àquela descrita em relação aos pontos de feixe 270 e 272 nas Figuras 4-9.

Numa segunda forma de realização mostrada na Figura 10, o feixe de luz refletido 902 pode ter um trajeto ótico 932 onde o feixe é refletido, separadamente, por um componente ótico 933 e está incidente sobre um detetor local 936. O feixe de luz refletido 904 pode ter um trajeto ótico 934 no qual o feixe é refletido, separadamente, por um componente ótico 935 e é incidente sobre um detetor de ponto 938. Os detetores de ponto 936 e 938 têm uma conhecida relação espacial com respeito um ao outro. Os detetores de ponto 936 e 938 estão virados diretamente entre um e o outro. Como mostrado, cada um dos detetores do ponto 936 e 938 podem detetar um ponto de feixe correspondente 942 e 944 a partir dos feixes de luz refletidos 902 e 904, respetivamente. Na segunda forma de realização, os pontos de feixe 942 e 944 movem-se numa direção comum quando a relação de projeção dos feixes de luz refletidos 902 e 904 alteram. Separação relativa pode ser determinada como uma função da distância e direção movido pelos pontos de feixe 942 e 944. A segunda forma de realização pode ser usada em sistemas óticos onde, por exemplo, o espaço do sistema é limitado ou restrito. Além disso, a segunda forma de realização pode ser utilizada quando é desejável para igualar comprimentos do caminho ótico dos feixes de luz refletidos 930 e 932. Por exemplo, os componentes óticos 933 e 935 podem ser localizados a distâncias diferentes D2 e D3 longe dos detetores de ponto correspondentes 936 e 938 para igualar os comprimentos do caminho ótico. Em formas de realização alternativas, sistemas óticos podem ter configurações diferentes de detetores de ponto, como mostrado na Figura 10. Por exemplo, numa forma de realização, o sistema ótico podem ter detetores de ponto 918 e 936. Por conseguinte, os sistemas óticos podem determinar separação relativa baseada não apenas no ponto localizações em um ou mais detetores de ponto, mas também sobre as relações espaciais entre os detetores de ponto.

As Figuras 11-14 ilustram um efeito sobre os feixes de luz refletidos por dois componentes óticos quando um dos componentes óticos é mal posicionado. Durante todo o tempo de vida de um sistema ótico, vários componentes óticos utilizados pelo mecanismo de focagem podem alterar, rodar ou de outro modo ser deslocado a partir de uma posição desejada ou programada. Como mostrado na Figura 11, os componentes óticos 341 e 342 estão posicionados em relação um ao outro e são configurados para facilitar o redirecionamento dos feixes de luz refletidos em relação a uma superfície do detetor 364 (mostrado na Figura 12). O componente ótico 341 é mostrado tanto na posição desejada (indicada por linhas contínuas) como numa posição na orientação incorreta (indicada por linhas tracejadas), onde o componente ótico 341 é rodado num eixo 390. Os feixes de luz refletidos são mostrados num caminho ótico desejado (indicado por linhas continuas) e num caminho ótico (indicada por linhas tracejadas) no qual o componente ótico 341 foi ligeiramente rodado. A Figura 12 ilustra os feixes de pontos 370 e 372 sobre uma superfície do detetor 364, que são fornecidos pelos diferentes conjuntos de feixes de luz refletidos mostrados na Figura 11. Os feixes de pontos 370A e 372A ilustram uma localização relativa dos feixes de pontos quando os componentes óticos 341 e 342 estão corretamente posicionados. Os feixes de pontos 370B e 372B ilustram uma localização relativa dos feixes de pontos quando os componentes óticos 341 e 342 não estão devidamente posicionados. Os feixes de pontos 370A e 372A têm uma separação de distância DS5 e os pontos de feixe 370B e 372B tem uma distância de separação DS6. Como mostrado, a separação distâncias DS5 e DS6 são substancialmente iguais. A separação distâncias DS5 e DS6 são substancialmente iguais porque cada feixe de luz refletido é igualmente afetado pelo componente ótico 341. Como tal, a distância de separação DS pode ser mantida mesmo quando um dos componentes óticos está mal posicionado.

No entanto, como mostrado na Figura 12, o par de feixe pontos 370B e 372B foram deslocados num desvio lateral 392, devido ao movimento do componente ótico 341 a partir da posição desejada. O sistema informático pode ser configurado para determinar o foco baseado na separação relativa (e.g., a distância de separação) entre os feixes de pontos 370B e 372B, independente do deslocamento. O sistema de computação pode determinar que os pontos de feixe 370 e 372 foram transferidos em conjunto a partir de locais desejados. Por exemplo, o sistema de computação pode determinar um desvio comum pelos feixes de pontos 370 e 372 em que os feixes de pontos são movidos numa distância e direção comum de um original ou um local desejado. Tal informação pode ser utilizada como um sistema de diagnóstico, por exemplo, alertando o sistema de computação que pelo menos um dos componentes óticos foi movido a partir da(s) posição (ões) desejado(s).

Conforme mostrado na Figura 13, os componentes óticos 341 e 342 estão posicionados em relação um ao outro e são configurados para facilitar o redirecionamento de feixes de luz refletidos em relação a uma superfície do detetor 364 (mostrado na Figura 14). 0 componente ótico 342 é mostrado numa posição em que a orientação incorreta do componente ótico 342 foi rodada em torno de um eixo 394 a partir da posição mostrada na Figura 10. Tal como mostrado, os feixes de luz refletidos são refletidos pelo elemento ótico 342 de tal modo que o feixes de luz projeta num ângulo para fora do plano da página. A Figura 14 ilustra os pontos de feixe 370 e 372 sobre a superfície do detetor 364, que são fornecidos pelos feixes de luz refletidos mostrados na Figura 13. Os feixes de pontos 370A e 372A ilustram uma localização relativa dos feixes de pontos quando os componentes óticos 341 e 342 estão bem posicionados. Os feixes de pontos 370B e 372B ilustram uma localização relativa dos pontos médios quando os componentes óticos 341 e 342 não estão devidamente posicionados. Os pontos de feixe 370a e 372a têm uma distância de separação DS7, e os pontos de feixe 370B e 372B têm uma distância de separação DS8. Como mostrado, as distâncias de separação DS7 e DS8 são substancialmente iguais. A separação das distâncias DS7 e DS8 são substancialmente iguais porque cada feixe de luz refletido é igualmente afetado pelo componente ótico 342. Do mesmo modo, o par de feixes de pontos 370B e 372B foram deslocados por um deslocamento vertical 396 devido ao movimento do componente ótico 341 a partir da posição desejada. 0 sistema de computação pode determinar que os feixes de pontos 370 e 372 foram transferidos em conjunto a partir de locais desejados. Por exemplo, o sistema de computação pode determinar um desvio comum pelos feixes de pontos 370 e 372 em que os pontos de feixe têm movido numa direção comum e distância de um original ou um local desejado. Tal informação pode ser usada para diagnóstico do sistema para identificar os componentes que estão desalinhados e em algumas formas de realização, para indicar a natureza ou tipo de desalinhamento.

Conforme ilustrado pelos exemplos mostrados nas Figuras 11 a 14, uma vantagem das formas de realização particulares da invenção é que o foco pode ser determinado independente de desalinhamento de componentes óticos. Em contrapartida, muitos outros sistemas de focagem que se baseiam na localização de um ponto de feixe em relação a um local fixo podem estar sujeitas a erros devido a um desalinhamento dos componentes óticos. Isto pode, por sua vez requerer um nivel indesejável de atenção para a calibração do sistema do que necessariamente para formas de realização da presente invenção. De igual modo a distância de trabalho entre uma lente objetiva e um objeto pode ser determinada independente de tal desalinhamento de componentes óticos.

Em algumas formas de realização, um ou mais dos componentes óticos da assemblagem ótica pode ser movido, seletivamente. Por exemplo, se o par de pontos de feixe 370 e 372 estavam a derivar tanto que um ou mais dos deixes de pontos não é detetável, o sistema ótico poderia mover seletivamente pelo menos um dos componentes óticos 341 para 342 de forma a movimentar o par de feixes de pontos para uma posição aceitável. Os componentes óticos 341 e 342 podem ser pelo menos um dos girado ou deslocado para uma posição diferente.

Além disso, em formas de realização alternativas, um ou mais dos componentes óticos podem ser movidos seletivamente para redirecionar os feixes de luz refletidos para um detetor diferente. Por exemplo, se os feixes de luz refletidos exigir um tipo diferente de deteção ou de uma superfície do detetor de tamanho diferente, devido a uma mudança de lentes conjugadas, um ou mais dos componentes óticos podem ser movidos para mudar a pista ótica e dirigir os feixes de luz refletidos para um detetor diferente.

Com referência às formas de realização ilustradas, mostrada nas Figuras 4-9, os feixes de luz incidentes 230A e 232A estão igualmente fora do centro do eixo ótico 252. No entanto, em formas de realização alternativas, os feixes de luz incidentes 230A e 232A podem ser localizados em posições diferentes. Por exemplo, o feixe de luz incidente 230A pode ser localizado a uma distância maior ou espaçamento a partir do eixo ótico 252 do que o feixe de luz incidente 232A. Em tais formas de realização, os feixes de pontos 270 e 272 podem ainda ser utilizados para determinar a distância de separação. No entanto, devido aos diferentes afastamentos em relação ao eixo ótico 252, os feixes de pontos 270 e 272 podem ter mudanças de posição de grandeza diferente na superfície do detetor 264. Por exemplo, o feixe de ponto 270 pode mover-se de uma distância maior sobre a superfície do detetor 264 do que a distância percorrida pelo feixe de ponto 272 na superfície do detetor 264. No entanto, a diferença esperada na magnitude da mudança pode ser tido em conta de modo a determinar com precisão, o grau de focagem ou distância de trabalho para o sistema ótico baseado na separação relativa entre o feixe de ponto 270 e o feixe de ponto 272.

Em outras formas de realização, um dos feixes de luz incidente pode coincidir com o eixo ótico 252, enquanto o outro feixe de luz está a ser afastado e propaga-se ao longo do eixo ótico 252. Em tais formas de realização, o feixe de luz incidente que é afastado do eixo ótico moverá quando o objeto é movido para fora do foco, como descrito acima. Contudo, o ponto de feixe correspondente ao feixe de luz incidente que coincide com o eixo ótico 252 não irá mover-se sobre a superfície do detetor 264 quando o objeto é movido para fora de foco. No entanto, alterações na separação relativa entre os pontos de feixe pode ser usado para determinar o grau de focagem ou distância de trabalho para o sistema ótico. Além disso, as mudanças na posição dos componentes óticos (e.g., de rotação, derivação) ou outros efeitos adversos podem provocar ambos um movimento dos feixes de pontos. Nesta forma de realização, o movimento do feixe que coincide com o eixo ótico será indicativo do alinhamento alterado dos componentes óticos e será distinguível de uma mudança de orientação ou uma mudança na distância de trabalho entre a lente e o objeto a ser visualizado. A distinção pode ser feita porque uma mudança no foco ou distância de trabalho não causaria o movimento do feixe que coincide com o eixo ótico na ausência de uma alteração no alinhamento dos componentes. Assim, a utilização de um feixe que coincide com o eixo ótico pode ser vantajosa no fornecimento de informações de diagnóstico sobre o alinhamento do sistema ótico, além de fornecer informação sobre o grau de focagem ou distância de trabalho entre uma lente objetiva e um objeto a ser visualizado. A Figura 15 é uma vista lateral de uma célula de fluxo 400 que pode ser utilizado em várias formas de realização. Quando o objeto inclui uma célula de fluxo ou outros substratos óticos com múltiplas camadas de índice de refração diferentes, os feixes de luz incidentes podem ser refletidos em vários pontos dentro da célula de fluxo. Por exemplo, a célula de escoamento 400 inclui uma lamela de cobertura ou camada de topo 402 que possui superfícies opostas 404 e 406 e uma camada inferior 408 tendo superfícies opostas 410 e 412. Como mostrado, as camadas superiores e inferiores 402 e 408 têm um canal de fluxo de 414 da célula de fluxo 400 que se prolonga entre as mesmas. O canal de fluxo 414 pode incluir um fluido F que flui entre o mesmo. Quando os feixes de luz incidentes 430A e 432A são dirigidos para uma região focal 456 no interior ou ao longo da célula de fluxo 400, os feixes de luz incidentes 430A e 432A podem ser refletidos pelas células de fluxo 400 em múltiplos pontos P ao longo de um eixo ótico 452 da lente (não mostrado). Por exemplo, se o conjunto ótico está configurado para examinar a superfície 410 da camada inferior 408, os feixes de luz incidentes 430A e 432A são refletidos em pontos de reflexão P1-P4 antes de atingir a região focal 456. Tal reflexão fornece feixes de luz refletidos indesejados (indicada por linhas tracejadas). Os feixes luminosos refletidos não desejados podem ser detetados por um detetor de focagem (não mostrado).

Deste modo, em algumas formas de realização, uma montagem ótica pode incluir um limitador de alcance, tais como o limitador de alcance 254 mostrado nas Figuras 2 e 3. Os limitadores de alcance incluem fendas ou aberturas que filtram ou removem feixes de luz refletidos indesejados a partir da saida luz de modo que o detetor de focagem não interprete os sinais de luz que incidem sobre a superfície do detetor de focagem. 0 limitador de alcance 254 pode ser configurado para filtrar feixes de luz refletidos que não estão dentro, por exemplo, +/- 20um da região focal 456. 0 limitador de alcance inclui uma abertura para cada feixe de luz refletido, como os feixes de luz refletidos 230B e 232B mostrado nas Figuras 2 e 3. Além disso, os feixes de luz refletidos que divergem ou convergem a um ângulo excessivo também podem ser filtrados para fora pelo limitador de alcance.

As Figuras 16A e 16B ilustram conjuntos óticos alternativos 850 e 880. Em várias formas de realização, os sistemas óticos aqui descritos podem utilizar uma pluralidade de pares de feixes de luz incidentes. Por exemplo, o conjunto ótico 850 inclui uma lente 854 conjugado e componentes óticos 860 e 862 para fornecer e receber feixes de luz, tal como aqui descrito de forma a facilitar a fotografar/digitalizar/emoldurar um objeto 852. O componente ótico 860 está configurado para dirigir um primeiro par de feixes de luzes incidentes paralelas 870 e 872 paralelas a um eixo ótico 875 da lente 854 de tal modo que o primeiro par de feixes de luz incidentes 870 e 872 são dirigidos para uma região focal 856A localizado sobre o eixo ótico 875. 0 componente ótico 862 é configurado para dirigir um segundo par de feixes de luzes incidentes paralelas 874 e 876 para a lente 854 com um ângulo não ortogonal em relação ao eixo ótico 875 de tal modo que o segundo par de feixes de luz incidentes 874 e 87 6 são dirigidos para uma região focal 856B localizado num local diferente no plano focal. A Figura 16B ilustra o conjunto ótico 880, que inclui uma lente 882 conjugada e um componente ótico comum 884. O componente ótico 884 é configurado para direcionar vários pares de feixes de luz incidentes a uma lente 886 conjugada. Na forma de realização ilustrada, o componente ótico 884 é um gerador de feixe, tal como os descritos acima. Embora não mostrado, o componente ótico 884 pode receber os feixes de luz de fontes de luz distintas separadas em que os feixes de luz incidem sobre o componente ótico 884 em ângulos diferentes. Como tal, o componente ótico 884 pode gerar primeiro e segundo pares 890 e 892 de feixes de luz incidentes que estão não paralelas respeito um ao outro. Como descrito acima em relação à figura 16A, os primeiros e segundos pares 890 e 892 de feixes de luz incidentes são dirigidos para as regiões focais distintas 888A e 888B localizados num plano focal comum.

As assemblagens óticas 850 e 880 podem ser utilizadas em vários sistemas óticos para diversos fins. Em ambos os conjuntos óticos 850 e 880, feixes de pontos correspondentes aos feixes de luz refletidos podem ser detetados e a separação relativa de cada par de feixes de luz refletidos podem ser determinados. Ao determinar se os diferentes pares de feixes de luz incidentes estão no foco com o objeto, tais sistemas óticos podem determinar um ângulo do objeto em relação ao eixo ótico da lente ou de qualquer outro eixo de referência. Assim, a informação pode ser usada para determinar se o objeto está inclinado ou mudou de orientação. Além disso, vários pares de feixes de luz incidentes podem ser utilizados como um mecanismo redundante para o perfil de superfície ou determinar uma distância de trabalho entre a lente e o objeto. Embora os conjuntos óticos 850 e 880 mostram apenas dois pares de feixes de luz incidentes, podem ser utilizados mais do que dois pares. Em formas de realização particulares, pode ser vantajoso utilizar pelo menos 3 pares de feixes incidentes ou usar pelo menos 4 pares de feixes incidentes. As regiões focais múltiplas podem ser alinhadas de forma linear ou posicionada não linearmente quase de modo a definir uma forma geométrica bidimensional sobre o objeto.

As informações relativas ao ângulo ou orientação de um objeto podem ser processadas por um controlador de sistema de um sistema ótico, para ajustar o ângulo do objeto. 0 ângulo pode ser ajustado para alcançar um ângulo de inclinação desejado, ou para um objeto. Por exemplo, o ângulo de um objeto plano pode ser ajustado de modo a que está mais perto de ser ortogonal ao eixo ótico de uma lente objetiva utilizada para a geração de imagens do objeto. Assim, um sistema ótico pode ser configurado para ajustar um objeto de forma a posicionar uma superfície plana do objeto a ser ortogonal ao eixo ótico de uma lente que é usada para a imagem da superfície.

Figuras 17 e 18 são perspetivas e vistas de plano, respetivamente, de um conjunto ótico 502 formada de acordo com outra forma de realização. O conjunto ótico 502 pode ser utilizado com diversos sistemas óticos, tais como o sistema ótico 100 mostrado na Figura 1. Como mostrado, o conjunto ótico 502 inclui uma assemblagem ótica 540 de componentes óticos 541-545 que dirigem feixes luminosos ao longo de uma pista ótica entre um objeto de interesse (não mostrado) e um detetor de focagem 550. A série de componentes óticos 541-545 da assemblagem ótica 540 inclui um gerador de feixe duplo 541, um espelho de focagem objetivo 542, uma lente conjugada 543, um combinador de feixes 544 e um dispositivo de dobragem de feixes 545. 0 conjunto ótico 502 inclui uma fonte de luz de referência 512, que fornece um feixe de luz 528. Em algumas formas de realização, o feixe de luz 528 pode transmitir através de uma primeira lente de colimação 546 (Figura 18) e uma cunha ótica 547 (Figura 18) . A cunha ótica 547 pode ser rodada para o ajuste de um percurso ótico do feixe de luz. Como mostrado nas Figuras 17 e 18, o feixe de luz incidente em cima 528 é o gerador de feixe duplo 541, que proporciona um par de feixes de luz incidentes paralelos como descrito acima. Os feixes de luz incidentes paralelos são dirigidas para o espelho foco 542. A lente de colimação 546 pode ser usada para configurar os feixes de luz incidentes refletidos como desejado. Por exemplo, a lente de colimação 546 pode modificar o feixe luminoso 528 de modo a que os feixes de luz incidentes não sejam precisamente paralelos em relação um ao outro. Além disso, os feixes de luz podem ser modificados de modo a que os feixes de luz refletidos tenham um diâmetro mínimo no detetor de focagem 550, quando o conjunto ótico 502 está em foco.

O gerador de feixe duplo 541 dirige os feixes de luz incidentes paralelos para o espelho foco 542. O espelho de focagem 542 reflete os feixes de luz incidentes na direção da lente conjugada 543. Como mostrado, o espelho de focagem 542 inclui um par de refletores 551 e 553 (por exemplo, separadores aluminizados) que estão posicionados para refletir os feixes de luz incidentes e os feixes de luz refletidos do objeto. Os refletores 551 e 553 podem funcionar semelhante a um limitador de faixa em que os refletores 551 e 553 podem ser dimensionados para refletir apenas uma gama limitada de feixes de luz refletidos. O espelho de focagem 542 está posicionado de modo a refletir os feixes de luz incidentes de modo a que os feixes de luz incidentes se propaguem paralelos a um eixo ótico 552 da lente 543. A lente 543 pode ser um próximo infinito conjugado lente objetiva.

Conforme descrito acima com respeito ao conjunto ótico 202, os feixes de luz refletidos podem propagar-se ao longo de um percurso ótico, substancialmente, igual ou sobrepor-se em relação aos feixes de luz incidentes, através da lente 543 para concentrar espelho 542 que dirige o feixe de luz refletido para o gerador de feixe duplo 541. Como mostrado nas Figuras 17 e 18, os feixes luminosos refletidos são incidentes sobre e dirigidos pelo gerador de feixe duplo 541 para o combinador de feixe 544. Na forma de realização ilustrada, o combinador de feixe 544 é configurado para modificar um espaçamento caminho que separa os feixes de luz refletidos. O caminho de espaçamento no combinador de feixe 544 pode ser redimensionado para ser substancialmente igual à distância de separação dos feixes de luz refletidos no detetor de focagem 550.

Como a assemblagem ótica 240 (Figura 2) acima descrita, a assemblagem ótica 540 está configurada para manter uma relação de projeção entre os feixes de luz refletidos ao longo da pista ótica de modo que um grau de focagem possa ser determinado. Também é mostrado nas Figuras 17 e 18, a assemblagem ótica 540 pode incluir um dispositivo de dobragem de feixe 545. O dispositivo de dobragem de feixe 545 funciona para aumentar o comprimento do percurso ótico entre a lente 543 e o detetor de focagem 550. O dispositivo de dobragem de feixe 545 pode aumentar o ganho e alcance do conjunto ótico 502. A Figura 19 é uma vista lateral de um dispositivo de dobragem de feixe 545. 0 dispositivo de dobragem de feixe 545 inclui um par de lados espaçados 560 e 562. A parte 560 inclui uma janela de entrada 561 que é dimensionada para receber os feixes de luz refletidos s do combinador de feixe 544. Os feixes de luz refletidos entram no dispositivo de dobragem de feixe 545 através da janela de entrada de 561 e são repetidamente refletidos de frente e para trás entre os lados 560 e 562. Os lados 560 e 562 podem ser aluminizados para reduzir as perdas óticas. Os feixes de luz refletidos podem ser transmitidos através de uma janela de saida de 563 e propagam-se para o detetor de focagem 550 (mostrado na Figura 17).

Com cada iteração em que os feixes de luz refletidos propagam-se entre os lados 560 e 562, um comprimento de percurso ótico do feixe de luz refletido aumenta em largura W do dispositivo de dobragem de feixe 545. O número de iterações pode ser baseado num ângulo de incidência entre os feixes de luz refletidos e os lados 560 e 562 e um comprimento L do dispositivo de dobragem de feixe 545. Por conseguinte, o dispositivo de feixe de dobragem 545 pode ser dimensionado, formado, e orientado para fornecer um aumento no comprimento do percurso ótico. O aumento do comprimento do percurso ótico, por sua vez, pode funcionar como um amplificador para aumentar o ganho e amplitude do conjunto ótico 502.

Na forma de realização ilustrada, o dispositivo de dobragem de feixe 545 tem um corpo ótico tendo um material transparente. No entanto, em formas de realização alternativas, o dispositivo de dobragem de feixe 545 pode incluir dois espelhos opostos com o ar ambiente entre si. Além disso, na forma de realização ilustrada, os lados opostos 560 e 562 estendem-se paralelamente um ao outro. Em formas de realização alternativas, o dispositivo de dobragem de feixe 545 pode incluir vários lados ou superficies que podem ou não estenderem-se paralelamente um ao outro. Opcionalmente, o detetor de foco 550 pode ser afixado no dispositivo de dobragem de feixe 545.

Voltando às Figuras 17 e 18, o conjunto ótico 502 também podem incluir um par de detetores de fase 570 e 572. Os detetores de fase 570 e 572 estão posicionados para receber respetivas porções dos feixes de luz refletidos que são transmitidas através do combinador de feixe 544. Os detetores de fase 570 e 572 podem ser usados em sistemas óticos, que continuamente verificam um objeto quando existe movimento relativo entre o objeto e a lente conjugada numa direção que é ortogonal (ou perpendicular) em relação ao eixo ótico. Os detetores de fases 570 e 572, detetaram uma fase da intensidade dos feixes de luz refletidos, para determinar, por exemplo, quaisquer diferenças de fase que ocorrem entre os feixes de luz refletidos. Embora os sistemas exemplificativos nas Figuras 17 e 18 incluam uma combinação de um detetor de fases e um detetor de focagem, será entendido que qualquer um dos tipos de detetores pode ser usado na ausência da outra.

As Figuras 20-22 ilustram um objeto 564 a ser digitalizado pelo conjunto ótico 502 {Figura 17), enquanto que o objeto 564 está relativamente em movimento numa direção lateral (indicado pela seta XD) com relação à lente 543 (Figura 17) . A XD direção lateral é ortogonal em relação ao eixo ótico da lente 552 e 543. Para mover o objeto 564 em relação à lente 543, o objeto 564 pode ser deslocado na direção lateral XD por um controlador de fase e/ou a lente 543 é movido num sentido oposto ao sentido lateral XD. Em formas de realização particulares, o conjunto ótico 502 pode utilizar um mecanismo de deteção de fase diferencial para determinar um grau de foco. 0 conjunto ótico 502 pode, em alternativa ou adicionalmente utilizar um mecanismo de deteção de fase diferencial para a determinação da distância de trabalho entre o objeto 564 e lente 543. A Figura 20 ilustra o objeto 564 estando em foco com uma região focal 556 que o objeto 564 é movido na direção lateral XD. Se uma superfície 565 do objeto 564 está localizado dentro de um plano focal PF do conjunto ótico 502, os detetores de fase 570 e 572 (Figura 17) irão detetar uma fase substancialmente comum para os feixes de luz refletidos 530B e 532B. A Figura 21 ilustra uma digitalização do objeto 564, quando o objeto 564 é inferior à região focal 556, e a Figura 22 ilustra uma digitalização do objeto 564, quando o objeto 564 está acima da região focal 556. Se a superfície 565 do objeto 564 está abaixo do plano focal PF como mostrado na Figura 21, os detetores de fase 570 e 572 irão detetar continuamente uma fase diferencial dos feixes de luz refletidos como o conjunto ótico 502 verifica o objeto 564. A fase diferencial indica que o objeto 564 está abaixo da região focal 556 ou do plano focal PF. Da mesma forma, se a superfície 565 do objeto 564 está acima do plano focal PF como mostrado na Figura 22, os detetores de fase 570 e 572 irão detetar continuamente uma fase diferencial dos feixes de luz refletidos 530B e 532B. A fase diferencial indica que o objeto 564 está acima da região focal 556. O objeto 564 nas Figuras 20-22 é digitalizado com os feixes de luz incidentes, ao longo de uma superfície substancialmente plana. No entanto, em formas de realização alternativas, o objeto pode incluir uma matriz de micropartículas ou ter uma superfície com características de relevo, tais como as regiões de desnível (e.g., superfície regrada ou ranhurada). À medida que o conjunto ótico 502 digitaliza a superfície do objeto, a altura ou a elevação da superfície detetada pode mudar frequentemente devido às microesferas ou superfície irregular. Dependendo do movimento do objeto, um feixe de luz refletido pode ser perturbado (por exemplo, incidente sobre uma microesfera) antes do outro feixe de luz refletido. Em tais formas de realização, podem também ser determinadas posições relativas das micropartículas ou outras características da superfície com relação ao outro ao longo da superfície. A Figura 23 é uma vista em perspetiva de um gerador de imagens de amostra 600 formado em conformidade com uma forma de realização. O gerador de imagens da amostra 600 pode ter características semelhantes, componentes, sistemas e conjuntos como descritos acima em relação ao sistema ótico 100 e os conjuntos de ótico 202 e 502. Como mostrado, o gerador de imagens da amostra 600 inclui uma base de gerador de imagens 602 que suporta uma etapa 604 tendo um suporte respetivo de amostras 606. O suporte de amostras 606 está configurado para suportar uma ou mais amostras 608 durante uma sessão de imagem. As amostras 608 são ilustradas como células de fluxo na Figura 23. No entanto, podem ser utilizadas outras amostras. O gerador de imagens da amostra 600 também inclui um alojamento 610 (ilustrado em desenho fantasma) e uma escora 612 que suporta o invólucro 610. O invólucro 610 pode incluir pelo menos uma porção de um conjunto ótico 614 no seu interior. O conjunto ótico 614 pode incluir um conjunto de focagem 616 e um conjunto de deteção da amostra 630. O foco de montagem 616 pode ser semelhante ao conjunto ótico 502 descrito acima. Por exemplo, o conjunto foco 616 pode incluir uma linha de auto-foco câmara de digitalização 620 que recebe feixes de luz refletidos para determinar um grau de foco do gerador de imagens de amostra 600. O gerador de imagens de amostra 600 pode também incluir uma roda de filtro 622 e um alinhamento espelho 624 que dirige a luz para um detetor de amostra 632, que é mostrado como câmara K4 na Figura 23. A figura 24 é um diagrama de blocos que ilustra um método 700 de determinar um grau de foco de um objeto com respeito a um conjunto ótico. O método 700 pode ser realizado por diversos sistemas óticos, tais como os aqui descritos. O método 700 inclui o fornecimento a 702, um par de feixes de luz incidentes a uma lente conjugada. A lente pode ser conjugada numa lente quase infinita, tal como descrito acima em relação às lentes 243 e 543. Os feixes de luz incidentes podem ser dirigidos para propagar através da lente paralela a um eixo ótico da lente e são dirigidos pela lente a convergir para uma região focal. Em 704, os feixes de luz incidentes são refletidos pelo objeto que está posicionado na proximidade da região focal. Os feixes de luz refletidos voltam e propagam-se através da lente. Em várias formas de realização, o método pode incluir um ou mais modos de determinar um grau de foco da montagem ótica no que diz respeito ao objeto com base nas caracteristicas relativas dos feixes de luz refletidos tal como indicado por três opções exemplares 706, 708 e 710 mostrados na Figura 24.

Por exemplo, o método 700 pode incluir a determinação no 7 0 6, uma distância de separação que é medida entre os feixes de luz refletidos. Por exemplo, os feixes de luz refletidos podem ser incidentes sobre um detetor de superfície e forma feixe de pontos nela. 0 detetor pode comunicar os dados relativos aos pontos de feixe detetados para um sistema de computação, tais como o sistema de computação 120. O sistema de computador pode incluir um módulo de controlo de focagem que analisa os pontos de feixe. Por exemplo, o módulo de controlo de focagem pode determinar um centróide de cada ponto de feixe e, em seguida, calcular uma distância de separação, medida entre os pontos de feixe.

Em adição a (ou em alternativa) determinar a distância de separação dos pontos de feixe, o método 700 pode incluir na análise ao 708 uma morfologia (por exemplo, tamanho, forma e densidade) de cada ponto de feixe. A morfologia de cada ponto do feixe pode mudar devido ao grau de foco do conjunto ótico ou devido às imperfeições, tais como sujidade ou bolhas, que interferem com os feixes de luz refletidos. Por exemplo, tal como descrito acima, os pontos de feixe podem ter diferentes feixes arejados com base em se o objeto está em foco, abaixo de foco, ou acima de foco.

Em adição (ou em alternativa) a determinar a distância de separação e morfologias do feixe de pontos, o método 700 pode incluir a 710 a deteção de uma fase de cada um dos feixes de luz refletidos. Uma porção de cada feixe de luz refletido pode ser incidente sobre e detetado por um detetor de fases correspondente. O detetor de fases, deteta uma fase do feixe de luz refletido correspondente. O método também inclui a determinação em 712 de um grau de foco da montagem ótica no que diz respeito ao objeto com base em, pelo menos uma da distância de separação dos feixe de pontos, as morfologias feixe de ponto, e uma comparação de medições de fase. Em formas de realização particulares, o grau de focagem só é determinado pela distância de separação do feixe de pontos. Em outras formas de realização, o grau de focagem só é determinado por comparação das fases detetadas dos feixes luminosos refletidos.

Em 714, o objeto pode ser movido numa direção ou para longe da lente com base no grau de foco. Por exemplo, o objeto pode ser movido para melhorar o grau de foco. Em algumas formas de realização, o objeto é movido numa direção para perto ou para longe da lente baseada nas posições relativas dos pontos de feixe sobre uma superfície do detetor, tal como descrito acima. Em algumas formas de realização, o objeto é movido numa direção com base numa comparação entre as medidas de fase.

Em formas de realização alternativas, as operações do método 700 pode ser usado para determinar as características de uma superfície de um objeto. Por exemplo, vários sistemas óticos e assemblagens podem usar a distância de separação determinada ou as medições de fase detetada, para determinar uma altura da superfície. Por exemplo, pode ser determinada uma altura de vários elementos de um dispositivo semicondutor que são montados ou depositados sobre uma superfície do dispositivo. As posições relativas dos vários elementos também podem ser determinadas através da digitalização da superfície, a uma taxa predeterminada. A figura 25 é um diagrama de blocos que ilustra um ciclo de controlo para controlar um grau de foco de um sistema ótico em relação a um objeto. Em 802, uma sessão de geração de imagem pode ser iniciado. Em 804, o sistema ótico estabelece que um objeto, o qual pode incluir um objeto tal como descrito acima, é posicionado próximo de uma região focal de uma lente conjugada do sistema ótico. 0 sistema ótico pode refletir feixes de luz incidentes com o objeto, tal como descrito acima.

Opcionalmente, em 806, o sistema ótico poderá determinar valores ou padrões de referência para facilitar a determinação se o sistema ótico é focado. Por exemplo, o objeto pode ser movido numa direção Z em direção e para longe da lente enquanto detetar caracteristicas relativas dos feixes de luz refletidos. 0 sistema ótico pode detetar feixe de pontos a partir dos feixes de luz refletidos sobre uma superfície do detetor e gravar as posições relativas dos pontos de feixe como o objeto é movido de uma posição de focagem acima através do plano focal e para uma posição abaixo do foco. Por exemplo, os pontos de feixe podem ter uma distância de separação particular e morfologias de ponto quando o objeto é localizado a uma distância conhecida acima do plano focal, no plano focal, e uma distância conhecida abaixo do plano focal, respetivamente. A distância de separação desejada pode também ser baseada em (ou uma função de) dimensões de um gerador de feixe duplo que proporciona feixes de luz incidentes paralelos ou, em alternativa, um combinador de feixe que redimensiona um espaçamento de caminho dos feixes de luz refletidos. O sistema ótico pode também determinar valores de referência ou normas baseadas em detetar medições de fase dos feixes de luz refletidos como descrito acima.

Em 808, o objeto é relativamente movido para uma nova posição e um grau de foco é medida na nova posição. O sistema ótico no 810 pode consultar se o grau de foco calculado é suficiente. Se o grau de focagem calculado é suficiente, o sistema ótico move o objeto para uma nova posição em 808 . Se o grau de focagem calculado não é suficiente, o sistema ótico consulta no 812 se a sessão de geração de imagem foi terminada. Por exemplo, se o objeto tiver movido lateralmente para além da região focal, uma pontuação nula pode ser determinada pelo sistema ótico. Se a sessão de geração de imagem não está completa, o sistema ótico no 814 move o objeto na direção Z para a direção ou para longe da lente. O sentido pode ser com base nas caracteristicas relativas determinadas pelo sistema ótico. Por exemplo, se as localizações relativas dos pontos de feixe indicar que o objeto está a baixo foco, o objeto pode ser movido verticalmente para cima com destino ao plano focal. Uma quantidade de movimento também pode ser uma função das caracteristicas relativas. Opcionalmente, o sistema ótico poderá voltar a determinar o novo grau de foco na nova posição Z antes de mudar para uma nova posição lateral para confirmar que o grau de focagem é suficiente. 0 sistema ótico em seguida move o objeto no 808 para uma nova posição lateral. A figura 2 6 é um diagrama de blocos que ilustra uma determinação de método 1000, uma distância de trabalho entre um objeto e uma lente conjugada da montagem ótica. A distância de trabalho pode então ser usada para determinar o grau de foco ou de um perfil de superfície de um objeto. 0 método 1000 pode ser realizado por diversos sistemas óticos, tais como os aqui descritos. 0 método 1000 inclui o fornecimento no 1002, um par de feixes de luz incidentes a uma lente conjugada. A lente conjugada pode ser uma lente quase infinita, tal como descrito acima em relação às lentes 243 e 543. Os feixes de luz incidentes podem ser dirigidos para propagar através da lente paralela a um eixo ótico da lente. A lente dirige os feixes de luz incidentes para convergir na direção de uma região focal. Em 1004, os feixes de luz incidentes são refletidos pelo objeto que está posicionada na proximidade da região focal. Os feixes de luz refletidos voltam e propagam-se através da lente.

Por exemplo, o método 1000 pode incluir a determinação em 1006, uma separação relativa que é medida entre os feixes de luz refletidos. Por exemplo, os feixes de luz refletidos podem estar incidentes sobre uma ou mais superficies de deteção e pontos de feixe forma nela. 0(s) detetor(s) pode(m) comunicar os dados relativos aos pontos de feixe detetados para um sistema de computação, tal como o sistema de computação 120. O sistema de computação pode incluir um módulo que analisa os pontos de feixe, tal como descrito acima. Para além (ou em alternativa) a determinação da separação relativa dos pontos de feixe, o método 1000 pode incluir a análise a 1008, uma morfologia (e.g., tamanho, forma e densidade) de cada ponto de feixe. Além disso, para além de (ou em alternativa) a determinação da separação relativa e morfologias dos pontos de feixe, o método 1000 pode incluir a 1010, a deteção de uma fase de cada um dos feixes de luz refletidos. Uma porção de cada feixe de luz refletido pode ser incidente sobre e detetado por um detetor de fases correspondente. 0 detetor de fases, deteta uma fase do feixe de luz refletido correspondente. 0 método também inclui a determinação em 1012 uma distância de trabalho da montagem ótica no que diz respeito ao objeto com base em, pelo menos, uma da separação relativa entre o feixe de luz refletido, as morfologias ponto de feixe, e uma comparação entre as medidas de fase. Em 1014, um sistema de computação regista a distância de trabalho no local em particular no que diz respeito ao objeto. Em 1016, o sistema de computação pode determinar um perfil da superfície do objeto com base nas distâncias de trabalho determinado pelo sistema ótico. Alternativamente ou adicionalmente, um sistema de computação pode determinar um ângulo da superfície do objeto com respeito ao eixo ótico da lente objetiva. 0 sistema de computação pode ser ainda configurado para instruir o sistema ótico de forma a ajustar o ângulo relativo entre a superfície do objeto e o eixo ótico para atingir uma ponta desejado ou inclinar ou orientação. Por exemplo, um ajuste pode ser feito para posicionar a superfície do objeto de forma a estar ortogonal ao eixo ótico da lente objetiva. A figura 27 é um diagrama de blocos que ilustra ciclos de controlo para operar um sistema ótico de acordo com várias formas de realização. Em 1202, uma sessão de determinação de perfil de um objeto pode ser iniciado. O objeto pode ser, por exemplo, uma célula de fluxo ou um chip semicondutor. Em 1204, o sistema ótico poderá ser calibrado para determinar uma separação relativa de referência que representa quando o objeto está dentro da região focal. Por exemplo, o objeto pode ser fotografado enquanto o objeto é movido ao longo do eixo Z para e a partir da lente, como descrito acima. A análise de imagem pode determinar um grau de de foco ou distância de trabalho de referência da lente. Numa outra forma de realização, a lente pode ser substituída com um espelho. Como tal, a separação relativa determinada dos feixes de luz refletidos pode funcionar como uma separação relativa de referência que identifica quando o objeto está dentro da região focal.

Em 1206, o sistema ótico pode consultar um usuário para qual o ciclo de controlo deve executar. Um primeiro circuito de controlo pode ser selecionado pelo utilizador. O primeiro ciclo de controlo pode ser um sistema de "ciclo aberto", em que o suporte de objetos posiciona-se a 1208 e o objeto na posição Z predeterminada. Em 1210, pelo menos um do conjunto ótico e o suporte de objetos podem ser movidos numa direção que é perpendicular ao eixo ótico da lente. Em formas de realização particulares, por exemplo, aqueles que utilizam múltiplos pares de feixe incidentes, tais como mostrado nas Figuras 16A e 16B, o portador pode ser movida para ajustar a ponta ou a inclinação do objeto. Em 1212, o sistema ótico monitoriza a separação relativa como o sistema ótico digitaliza a superfície. Por exemplo, o sistema ótico poderá registar uma separação relativa para uma série de pontos de dados e associar cada ponto de dados com uma posição ao longo da superfície. Quando a distância de trabalho é reduzida (e.g., quando a altura do objeto de superfície aumenta) a separação relativa pode aumentar como está mostrado na Figura 9. Quando a de distância de trabalho aumenta (isto é, quando a altura da superfície do objeto diminui) a separação relativa pode diminuir como mostrado na Figura 7. Deste modo, pode ser determinado um perfil de superfície ou topografia do objeto. O usuário também pode selecionar um segundo ciclo de controlo. O segundo ciclo de controlo pode ser um sistema de "ciclo fechado" em que o sistema ótico está configurado para mover o suporte do objeto, para que o objeto é mantido dentro da região focal. No 1213, o objeto é posicionado no interior da região focal. Em 1214, pelo menos um do conjunto ótico e o suporte de objeto pode ser movido numa direção que é perpendicular ao eixo ótico da lente. Em formas de realização particulares, por exemplo, aqueles que utilizam vários pares de feixes incidentes, tais como mostrado nas Figuras 16A e 16B, o portador pode ser movido para ajustar a ponta ou a inclinação do objeto. Em 1216, o sistema ótico monitoriza a separação relativa como o sistema ótico digitaliza a superfície. Quando o objeto é movido para fora da região focal ou já não está suficientemente dentro do foco, o sistema ótico pode mover o objeto na direção z para permanecer dentro da região focal. Por exemplo, se a separação relativa muda da separação relativa de referência, o suporte do objeto pode mover o objeto, numa direção que se baseia na mudança de separação relativa. Quando o sistema ótico move o suporte de objeto, o sistema ótico regista a distância que o objeto foi movido. A distância registada é indicativa da mudança do perfil. Quando a distância de trabalho diminui(e.g., quando a altura do objeto de superfície aumenta) o sistema ótico move o objeto para longe da lente. Quando aumenta a distância de trabalho (isto é, quando a altura da superfície do objeto diminui) o sistema ótico move o objeto para longe da lente.

Assim, durante o primeiro e segundo ciclo de controlo, os sistemas óticos descritos neste documento podem monitorizar a separação relativa do objeto como o objeto é digitalizado. 0 sistema ótico pode gravar uma mudança na distância de trabalho, o que indica uma mudança no perfil de superfície ou topografia do objeto. Em 1216, o sistema ótico poderá determinar um perfil de superfície com base nas alterações na distância de trabalho. A figura 28 é um diagrama de blocos de um método 1100 a operar um sistema ótico, tal como os sistemas óticos acima descritos. 0 método 1100 inclui o fornecimento a 1102 pelo menos um par de feixes de luz incidentes paralelas a uma lente conjugada. O par de feixes de luz incidentes paralelos pode propagar-se, paralelamente, ao eixo ótico da lente ou formar um ângulo não ortogonal em relação ao eixo ótico. Em 1104, os feixes de luz incidentes são refletidos por um objeto posicionado próximo de uma região focal. Os feixes de luz refletidos retornam e propagam-se através da lente. Os feixes de luz refletidos têm uma relação de projeção determinada pela posição do objeto em relação à região focal. 0 método 1100 também inclui, em 1108, dirigir os feixes de luz refletidos com uma pluralidade de componentes óticos. Os componentes óticos podem ser dimensionados, formados, e posicionados em relação um ao outro para manter o relacionamento de projeção. Por exemplo, cada um dos componentes óticos podem incluir um de uma superfície plana comum que tanto reflete feixes de luz refletidos ou primeira e segunda superfícies paralelas que reflete cada um dos feixes de luz refletidos. Em 1108, pelo menos um de um grau de foco, uma distância de trabalho, e um perfil de superfície de um objeto pode ser determinado com base na relação de projeção. O grau de foco, distância de trabalho, e o perfil de superfície pode ser determinado por uma separação relativa dos feixes de luz refletidos como descrito acima.

Assim, formas de realização aqui descritas podem incluir métodos e vários sistemas óticos e assemblagens que controlam foco, refletindo feixes de luz incidentes com um objeto e usando posições relativas, orientações e características dos feixes de luz refletidos para determinar um grau de foco ou uma distância de trabalho entre a lente e o objeto. É para ser entendido que a descrição acima destina-se a ser ilustrativa e não restritiva. Por exemplo, as formas de realização acima descritas (e/ou os aspetos das mesmas) podem ser usadas em combinação umas com as outras. Além disso, podem ser feitas muitas modificações para adaptar uma situação particular ou um material aos ensinamentos da invenção sem se afastar do seu âmbito. Enquanto os componentes e processos específicos aqui descritos destinam-se a definir os parâmetros das várias formas de realização da invenção, eles são de modo algum limitativos e são formas de realização exemplares. Muitas outras formas de realização serão evidentes para os peritos na arte após revisão da descrição anterior. 0 alcance da invenção deverá, portanto, ser determinado com referência às reivindicações anexas, juntamente com o alcance total de equivalentes aos quais tais reivindicações têm direito. Nas reivindicações anexas, os termos "incluindo" e "em que" são usados como equivalentes pleno português dos respetivos termos "compreendendo" e "em que". Além disso, nas seguintes reivindicações, os termos "antes", "segunda" e "terceira", etc. são usados apenas como rótulos, e não se destina a impor requisitos numéricos em seus objetos.

Lisboa, 19 de Outubro de 2016

REFERÊNCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de referências citadas pelo Titular tem como único objectivo ajudar o leitor e não forma parte do documento de patente europeia. Ainda que na sua elaboração se tenha tido o máximo cuidado, não se podem excluir erros ou omissões e a EPO não assume qualquer responsabilidade a este respeito.

Documentos de Pedidos de Patente citadas na descrição

Literatura que não é Patente citada na descrição

Claims (15)

Reivindicações

1. Um método para o controlo de um foco de um sistema ótico (100), o método compreende: Fornecer um par de feixes de luz incidentes (130A, 132A) para uma lente conjugada (118), os feixes de luz incidentes a serem dirigidos pela lente para convergir em direcção a uma região focal (122); Refletir os feixes de luz incidentes com um objeto (110) posicionado próximo à região focal, os feixes de luz refletidos (130B, 132B), que voltam à lente e se propagam através da lente; Determinar a separação relativa entre os feixes de luz refletidos; e Determinar um grau de focagem do sistema ótico em relação ao objeto com base na separação relativa, caracterizada pelo facto de os feixes de luz incidentes se propagarem paralelos uns aos outros quando recebidos pela lente e em que o objeto está em foco quando os feixes de luz refletidos saem da lente paralelos uns aos outros.

2. O método de acordo com a reivindicação 1, compreende ainda que mover pelo menos uma das lentes e o objeto para ajustar uma posição relativa da lente e do objeto em relação um ao outro quando o objeto não está em foco, melhorando assim o grau de focagem.

3. 0 método de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, em que a operação fornecida inclui o fornecimento de um único feixe de luz para um gerador de feixe duplo que fornece o par de feixes de luz incidentes e, opcionalmente, em que o gerador de feixe duplo tem primeira e segunda superficies paralelas, o gerador de feixe duplo que reflete e refrata porções do feixe de luz incidente único, de modo a gerar um par de feixes de luz incidentes.

4. 0 método de acordo com uma das reivindicações 1-3, em que os feixes de luz refletidos são separados por um espaçamento de caminho quando saem da lente, o método compreende ainda, modificar os feixes de luz refletidos para redimensionar o espaçamento de caminho para ser, substancialmente, igual à separação relativa e, opcionalmente, em que a determinação da separação relativa compreende a determinar uma distância de separação entre os pontos de feixe e, opcionalmente, em que os feixes de luz incidentes são refletidos pelo objeto em múltiplos pontos ao longo de um eixo ótico da lente, o método compreende ainda, filtrar os feixes de luz refletidos, de modo que a separação relativa corresponda a um pré determinado par de feixes de luz refletidos.

5. 0 método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, compreende ainda, mover relativamente o objeto, numa direção que é, substancialmente, perpendicular ao eixo ótico da lente, a operação de mover relativamente, que inclui mover, pelo menos, um dos objetos e das lentes conjugadas, em que a operação de determinação inclui a monitorização continua da separação relativa.

6. 0 método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-5, em que os feixes de luz refletidos saem da lente e se propagam ao longo de uma pista ótica entre a lente e um detetor, a pista ótica tendo um comprimento que é configurado para facilitar a determinação da separação relativa e, opcionalmente, em que um dispositivo de dobragem de feixes, redireciona os feixes de luz refletidos a partir de várias superficies para aumentar o comprimento dos percursos óticos dos feixes de luz refletidos.

7. 0 método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-6, em que o objeto é uma amostra que compreende substâncias químicas ou biológicas, o sistema ótico realiza uma imagem de epifluorescência e uma imagem de fluorescência de reflexão interna total (FRIT) da amostra e, opcionalmente, em que o objeto é uma amostra que compreende substâncias químicas ou biológicas, o sistema ótico de realiza uma análise time-delay integration (TDI) da amostra e, opcionalmente, em que a amostra inclui uma célula de fluxo.

8. 0 método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-7, em que o par de feixes de luz incidentes é um primeiro par de feixes de luz incidentes, a operação de fornecimento compreende ainda o fornecimento de um segundo par de feixes de luz incidentes para a lente conjugada, os feixes de luz incidentes do segundo par, propagam-se paralelos uns aos outros quando recebidos pela lente, o primeiro par de feixes de luz incidentes propaga-se através da lente conjugada com um primeiro ângulo em relação a um eixo ótico e o segundo par de feixes de luz incidentes propaga-se através da lente conjugada com um segundo ângulo diferente em relação ao eixo ótico.

9. Um sistema ótico (100) que compreende: Uma fonte de luz de referência (112) configurada para fornecer um par de feixes de luz incidentes (130A, 132A) Uma lente conjugada (118) posicionada para receber os feixes de luz incidentes, a lente direciona os feixes de luz incidentes para uma região focal (122); Um suporte de objetos (102) configurado para segurar um objeto (110) em relação à região focal, o objeto que reflete os feixes de luz incidentes de modo que os feixes de luz refletidos (130B, 132B) retornem à lente e se propaguem através da lente; e Um módulo de controlo de focagem (152) configurado para determinar uma separação relativa entre os feixes de luz refletidos e determinar um grau de foco com base na separação relativa, caracterizado pelos feixes de luz incidentes referidos se propagarem paralelos uns aos outros e no objeto estar em foco, quando os feixes de luz refletidos saem da lente paralelos uns aos outros.

10. 0 sistema ótico de acordo com a reivindicação 9 compreende ainda um gerador de feixe duplo, que recebe um único feixe de luz a partir da fonte de luz de referência, o gerador de feixe duplo fornece um par de feixes de luz incidentes a partir do feixe de luz único e, opcionalmente, em que o gerador de feixe duplo inclui um corpo ótico que tem uma primeira e uma segunda superficies paralelas, o corpo ótico reflete e refrata porções do feixe de luz incidente único para gerar o par de feixes de luz incidentes.

11. O sistema ótico de acordo com a reivindicação 9 ou reivindicação 10, em que os feixes de luz refletidos são separados por um espaçamento de caminho quando saem da lente, o sistema ótico compreende ainda um combinador de feixes que modifica os feixes de luz refletidos, de modo a que o espaçamento de caminho seja redimensionado e, opcionalmente, em que os feixes de luz incidentes sejam refletidos pelo objeto em múltiplos pontos ao lonqo do eixo ótico, o sistema ótico compreende ainda um limitador de alcance, o limitador de alcance filtra os feixes de luz refletidos, de modo a que a separação relativa corresponda a um predeterminado par de feixes de luz refletidos.

12. 0 sistema ótico de acordo com qualquer uma das reivindicações 9-11, compreende ainda um dispositivo de dobragem de feixes que redireciona os feixes de luz refletidos a partir de múltiplas superficies para aumentar um comprimento de uma pista ótica dos feixes de luz refletidos.

13. 0 sistema ótico de acordo com qualquer uma das reivindicações 9-12, em que o objeto é uma amostra que compreende substâncias químicas ou biolóqicas, o sistema ótico realiza uma imagem de epifluorescência e uma imaqem de fluorescência de reflexão interna total (FRIT) e, opcionalmente, em que o sistema ótico realiza uma análise time-delay inteqration (TDI) do objeto.

14. 0 sistema ótico de acordo com qualquer uma das reivindicações 9-13, em que os feixes de luz incidentes e refletidos se propagam através da lente são, substancialmente, igualmente espaçados a partir do eixo ótico.

15. 0 sistema ótico de acordo com qualquer uma das reivindicações 9-14, compreende ainda um detetor que compreende um detetor de superfície, sendo os feixes de luz refletidos, incidentes sobre a superfície do detetor em pontos de feixe correspondentes.